FMCW 전파고도계의 신호처리 알고리즘 구현

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 주파수 변조 연속파(FMCW) 전파고도계의 신호처리 알고리즘 및 실용적인 평가방안을 제안한다. 전파고도계는 초기에 탐색모드로 동작하여 고도를 탐색하고, 유효한 고도가 탐색되면 추적모드로 전환되어 측정된 고도를 표시한다. 고도 탐색/추적 시 기준고도 또는 추적고도에 따라 변조대역폭을 제어함으로써 비트 주파수 대역폭을 제한하며, 송신출력과 수신이득의 제어를 통해 고도 변화에 따라 늘어난 수신 전력의 동적 범위를 보상하도록 설계하였다. 개발된 전파고도계의 성능은 더욱 실제적인 환경에서의 크레인 시험을 통해 신호처리 알고리즘의 동작과 낮은 측정오차를 성공적으로 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents signal processing algorithms of a frequency-modulated continuous-wave(FMCW) radar altimeter and provides a practical assessment technique. The radar altimeter is initially operated in search mode, when the radar altimeter detects a valid altitude, search mode is switched to track mode and a altitude being tracked is displayed. The sweep bandwidth in each mode is a function of altitude to narrow the beat frequency bandwidth. In addition, transmit power and receiver gain in each mode are controlled to compensate for the dynamic range of wide altitude range. To assess more realistic operation, the radar altimeter was tested using the crane setup. The crane test demonstrated that signal processing algorithms described in this paper resulted in a reduced measurement error rate.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 전파고도계 동작이론
• Ⅲ. 신호처리 알고리즘
• Ⅳ. 크레인 시험
• Ⅴ. 결론
• References

참고문헌 (Reference)

1 최재현, "광 지연선 기반의 넓은 고도 범위를 갖는 고정밀 FMCW 전파고도계 송수신기 설계" 한국전자파학회 25 (25): 1190-1196, 2014

2 N. Galin, "Validation of airborne FMCW radar measurements of snow thickness over sea ice in Antarctica" 50 (50): 3-12, 2012

3 D. Cailliu, "Precipitation detection by the TOPEX/Poseidon dual frequency radar altimeter, TOPEX microwave radiometer, special sensor microwave/imager and climatological shipboard reports" 38 (38): 205-213, 2000

4 G. D. Quartly, "Optimizing information from the Jason-2 altimeter" 6 (6): 398-402, 2009

5 H. D. Griffiths, "New ideas in FM radar" 2 (2): 185-194, 1990

6 O. P. Sahu, "Measurement of distance and medium velocity using frequency-modulated sound/ultrasound" 57 (57): 838-842, 2008

7 S. H. Thomas, "High accuracy radar altimeter using automatic calibration"

8 P. A. M. Berry, "Global analysis of EnviSat burst echoes over inland water" 50 (50): 1980-1984, 2012

9 J. L. Campbell, "Assessment of radar altimeter performance when used for integrity monitoring in a synthetic vision system" 1 : 2001

10 M. Vogt, "An optimized float for reliable radar tank level measurement in bypass pipes" 2014

11 G. Alberti, "A waveform model for near-nadir radar altimetry applied to the Cassini mission to Titan" 47 (47): 2252-2261, 2009

12 M. T. Dao, "A two sweeping VCO source for heterodyne FMCW radar" 62 (62): 230-239, 2013

13 B. Journet, "A low-cost laser range finder based on an FMCW-like method" 49 (49): 840-843, 2000

14 T. Musch, "A high precision 24-GHz FMCW radar based on a fractional-N ramp-PLL" 52 (52): 324-327, 2003

15 N. Pohl, "A dielectric lens-based antenna concept for high-precision industrial radar measurements at 24 GHz" 731-734, 2012