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KR101742868B1 - 무인 항공기 감지를 위한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템 망 - Google Patents

무인 항공기 감지를 위한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템 망 Download PDF

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KR101742868B1
KR101742868B1 KR1020150078711A KR20150078711A KR101742868B1 KR 101742868 B1 KR101742868 B1 KR 101742868B1 KR 1020150078711 A KR1020150078711 A KR 1020150078711A KR 20150078711 A KR20150078711 A KR 20150078711A KR 101742868 B1 KR101742868 B1 KR 101742868B1
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radar
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radar system
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박성욱
신동헌
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한국과학기술원
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Abstract

무인 항공기(unmanned aerial vehicle; UAV)를 감지하기 위한, 레이더 시스템 망(chain radar system)은 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위하여 연직 방향으로 빔을 방사하는 복수의 레이더 시스템들을 포함한다.

Description

무인 항공기 감지를 위한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템 망{FREQUENCY MODULATED CONTINUOUS WAVE CHAIN RADAR SYSTEM FOR DETECTING UNMANNED AERIAL VEHICLE}
본 발명은 주파수 변조 연속파 레이더 시스템 망(frequency modulated continuous wave chain radar system) 및 이를 이용한 무인 항공기(unmanned aerial vehicle; UAV) 감지 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 물체의 거리 또는 속도를 측정하기 위하여 연직 방향으로 빔을 방사하는 복수의 레이더 시스템들로 구성되는 레이더 시스템 망에 대한 기술이다.
주파수 변조 연속파 레이더 시스템은 주파수 변조 신호를 연속적으로 발생시킨 주파수 변조 연속파(frequency modulated continuous wave; FMCW) 신호를 이용하여 물체를 감지한다. 구체적으로, 주파수 변조 레이더 시스템은 주파수 변조 연속파 신호를 방사한 후, 물체에 의해 반사된 반사 신호를 수신함으로써, 방사한 주파수 변조 연속파 신호 및 수신된 반사 신호의 변이를 계산하여 물체의 거리를 계산할 수 있다.
이와 같이 FMCW 신호를 이용하는 레이더 시스템에서 중요한 설계 요소는 신호의 대역폭 및 주파수의 선형성이다. 예를 들어, 신호의 대역폭이 클수록 물체의 거리에 대한 해상도는 향상되며, 주파수의 선형성이 우수한 경우, 정확한 거리 정보가 획득될 수 있다.
이에, 본 명세서에서는 신호의 대역폭 및 주파수의 선형성을 개선한 FMCW 신호를 이용하는 레이더 시스템 망을 제안한다.
본 발명의 실시예들은 레이더 시스템 망 및 이를 이용한 무인 항공기 감지 방법을 제공한다.
특히, 본 발명의 실시예들은 주변의 지형지물에 의한 클루터(clutter) 신호를 최소화하며 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위하여, 연직 방향으로 빔을 방사하는 복수의 레이더 시스템들로 구성되는 레이더 시스템 망을 제공한다.
이 때, 본 발명의 실시예들은 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위하여 방사하는 빔으로 주파수 변조 연속파 신호를 이용하는 복수의 레이더 시스템들을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 복수의 레이더 시스템들이 망(chain)으로 형성되어 레이더 시스템의 성능을 향상시키고, 신뢰성 있는 감지를 수행하는 레이더 시스템 망을 제공한다.
일실시예에 따르면, 무인 항공기(unmanned aerial vehicle; UAV)를 감지하기 위한, 레이더 시스템 망(chain radar system)은 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위하여 연직 방향으로 빔을 방사하는 복수의 레이더 시스템들을 포함한다.
상기 복수의 레이더 시스템들 각각은 상기 복수의 레이더 시스템들 각각이 배치되는 주변의 지형지물에 의한 클루터(clutter) 신호를 최소화하도록, 상기 연직 방향으로 상기 빔을 방사할 수 있다.
상기 복수의 레이더 시스템들 각각은 선형 주파수 변조(linear frequency modulation; LFM) 신호를 연속적으로 발생시킨 주파수 변조 연속파(frequency modulated continuous wave; FMCW) 신호를 상기 연직 방향으로 방사할 수 있다.
상기 복수의 레이더 시스템들 각각은 상기 주파수 변조 연속파 신호를 생성하는 신호 생성부; 상기 주파수 변조 연속파 신호를 방사하는 신호 방사부; 상기 반사된 주파수 변조 연속파 신호가 상기 물체에 의해 반사된 반사 신호를 수신하는 신호 수신부; 및 상기 반사 신호를 처리하여 상기 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 레이더 시스템들은 육각형 구조의 단일 망에 포함되고, 상기 단일 망은 복수 개가 구비되어 그룹 망을 형성하며, 상기 그룹 망은 복수 개가 구비되어 상기 레이더 시스템 망을 형성할 수 있다.
상기 복수의 레이더 시스템들 각각은 상기 단일 망의 육각형 구조에서 각 꼭지점 및 중앙에 배치될 수 있다,
상기 복수의 레이더 시스템들은 레이더 네트워크에 의해 서로 연결될 수 있다.
상기 단일 망의 육각형 구조에서 각 꼭지점에 배치되는 레이더 시스템은 인접한 단일 망들에 의해 공유될 수 있다.
상기 그룹 망을 형성하는 복수 개의 단일 망들 각각에 포함되는 상기 복수의 레이더 시스템들은 레이더 네트워크에 의해 상기 그룹 망에 대응하는 중계 통제기와 연결되고, 상기 복수 개의 그룹 망들에 대응하는 복수의 중계 통제기들은 상기 레이더 네트워크에 의해 상위 통제기와 연결되며, 상기 상위 통제기는 복수 개가 구비되어, 상기 레이더 네트워크에 의해 상기 레이더 시스템 망의 중앙 통제기와 연결될 수 있다.
상기 복수의 레이더 시스템들, 상기 중계 통제기, 상기 상위 통제기 및 상기 중앙 통제기 각각은 상기 복수의 레이더 시스템들 각각에서 측정된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 공유할 수 있다.
상기 복수의 레이더 시스템들, 상기 중계 통제기, 상기 상위 통제기 및 상기 중앙 통제기는 상기 중앙 통제기에서 발생시키는 동기화 신호에 기초하여 동기화될 수 있다.
상기 중앙 통제기는 상기 상위 통제기를 동기화하는 동기화 신호를 발생시키고, 상기 상위 통제기는 상기 동기화 신호를 상기 중계 통제기로 전달하여 상기 중계 통제기를 동기화하며, 상기 중계 통제기는 상기 동기화 신호를 상기 복수의 레이더 시스템들 각각으로 전달하여 상기 복수의 레이더 시스템들 각각을 동기화할 수 있다.
상기 레이더 네트워크는 광 섬유(optical fiber)로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 레이더 시스템 망 및 이를 이용한 무인 항공기 감지 방법을 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예들은 주변의 지형지물에 의한 클루터(clutter) 신호를 최소화하며 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위하여, 연직 방향으로 빔을 방사하는 복수의 레이더 시스템들로 구성되는 레이더 시스템 망을 제공할 수 있다.
이 때, 본 발명의 실시예들은 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위하여 방사하는 빔으로 주파수 변조 연속파 신호를 이용하는 복수의 레이더 시스템들을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 복수의 레이더 시스템들이 망(chain)으로 형성되어 레이더 시스템의 성능을 향상시키고, 신뢰성 있는 감지를 수행하는 레이더 시스템 망을 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 레이더 시스템 망을 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 레이더 시스템 망에 포함되는 그룹 망을 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 레이더 시스템 망의 연결 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 레이더 시스템 망에 포함되는 복수의 레이더 시스템들의 물체 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 레이더 시스템 망에 의한 물체 감지 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 레이더 시스템 망을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 레이더 시스템 망(110)은 복수의 레이더 시스템들로 구성된다. 여기서, 복수의 레이더 시스템들 각각은 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위하여 연직 방향으로 빔을 방사한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 기재하기로 한다.
이 때, 복수의 레이더 시스템들은 육각형 구조의 단일 망(121)을 형성하여 배치되고, 단일 망(121)은 복수 개가 구비되어 그룹 망(120)을 형성할 수 있다. 따라서, 레이더 시스템 망(110)은 이와 같은 복수의 그룹 망들(120, 130, 140)로 구성될 수 있다.
여기서, 복수의 레이더 시스템들은 단일 망(121)의 육각형 구조에서 각 꼭지점 및 중앙에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단일 망(121)에는 레이더 시스템이 6개의 꼭지점들 각각 및 중앙을 포함하는 총 7개의 위치에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 복수의 레이더 시스템들은 단일 망(121)의 형태에 따라 적응적으로 배치될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하여 기재하기로 한다.
구체적으로, 레이더 시스템 망(110)은 복수의 그룹 망들(120, 130, 140)을 포함하고, 복수의 그룹 망들(120, 130, 140) 각각은 복수의 단일 망들을 포함하며, 복수의 단일 망들 각각은 복수의 레이더 시스템들 포함하도록 구성될 수 있다.
레이더 시스템 망(110)은 중앙 통제기(111)에 의해 동작되어, 미리 설정된 개수의 그룹 망들(120, 130, 140) 별로 상위 통제기(150)를 배치하여 미리 설정된 개수의 그룹 망들(120, 130, 140)을 관리할 수 있다. 또한, 상위 통제기(150)는 미리 설정된 개수의 그룹 망들(120, 130, 140) 각각에 대응하는 중계 통제기(122, 131, 141)를 관리할 수 있고, 복수의 그룹 망들(120, 130, 140) 각각에 대응하는 중계 통제기(122, 131, 141)는 각각의 그룹 망에 포함되는 단일 망에 배치되는 복수의 레이더 시스템들을 관리할 수 있다. 이 때, 중계 통제기(122)는 별도로 구비되는 중앙 통제 센터(123)에 의해 제어될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 중앙 통제 센터(123)는 중계 통제기(122) 내부에 구비될 수도 있다.
따라서, 레이더 시스템 망(110)의 중앙 통제기(111)는 복수의 상위 통제기들(150, 151, 152, 153, 154)과 연결되고, 복수의 상위 통제기들(150, 151, 152, 153, 154) 각각은 복수의 중계 통제기들과 연결되며, 복수의 중계 통제기들 각각은 각각에 대응하는 그룹 망에 포함되는 단일 망들에 배치되는 복수의 레이더 시스템들과 연결될 수 있다.
여기서, 레이더 시스템 망(110)의 중앙 통제기(111), 상위 통제기(150), 중계 통제기(122) 및 복수의 레이더 시스템들은 신호 송수신의 손실을 최소화하는 광 섬유(optical fiber)와 같은 레이더 네트워크(160)에 의해 연결될 수 있다.
이와 같이 연결된 중앙 통제기(111), 상위 통제기(150), 중계 통제기(122) 및 복수의 레이더 시스템들은 복수의 레이더 시스템들 각각에서 측정된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 공유할 수 있다. 예를 들어, 복수의 레이더 시스템들 각각에서 측정된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보는 중계 통제기(122) 및 상위 통제기(150)를 통하여 중앙 통제기(111)로 전송될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 기재하기로 한다.
상술한 바와 같이, 레이더 시스템 망(110)은 복수의 레이더 시스템들을 단일 망(121)으로 형성하고, 단일 망(121)을 복수 개 구비하여 그룹 망(120)을 형성함으로써, 망의 확장 및 관리를 용이하게 할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 레이더 시스템 망에 포함되는 그룹 망을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 레이더 시스템 망에 포함되는 그룹 망(210)은 복수의 단일 망들(220)로 형성된다. 예를 들어, 그룹 망(210)은 한 변이 3km인 육각형 구조의 단일 망이 복수 개가 구비되어 형성될 수 있다.
여기서, 복수의 단일 망들(220) 각각에는 복수의 레이더 시스템들이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 단일 망(221), 제2 단일 망(222) 및 제3 단일 망(223) 각각에는 6개의 각 꼭지점 및 중앙에 레이더 시스템이 배치됨으로써, 총 7개의 레이더 시스템들이 배치될 수 있다.
이 때, 육각형 구조에서 각 꼭지점에 배치되는 레이더 시스템은 인접한 단일 망(예컨대, 인접한 두 개의 단일 망들)에 의해 공유될 수 있다. 예를 들어, 제1 단일 망(221)의 제1 레이더 시스템(230)은 인접한 제2 단일 망(222) 및 제3 단일 망(223)에 의해 공유될 수 있다.
이와 같이 복수의 단일 망들(220) 각각에 배치되는 복수의 레이더 시스템들은 신호 송수신의 손실을 최소화하는 광 섬유와 같은 레이더 네트워크에 의해 서로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 단일 망(221)에 배치되는 복수의 레이더 시스템들 모두가 제1 단일 망(221)이 포함되는 그룹 망(210)에 대응하는 중계 통제기와 연결되는 대신에, 제1 단일 망(221)에 배치되는 복수의 레이더 시스템들 중 어느 하나의 레이더 시스템만이 제1 단일 망(221)이 포함되는 그룹 망(210)에 대응하는 중계 통제기와 연결될 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 레이더 시스템 망의 연결 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 레이더 시스템 망(310)에서, 중앙 통제기(320), 상위 통제기(330), 중계 통제기(340) 및 복수의 레이더 시스템들(350)은 레이더 네트워크(360)에 의해 연결됨으로써, 복수의 레이더 시스템들(350) 각각에서 측정된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 공유할 수 있다.
구체적으로, 복수의 레이더 시스템들(350) 각각에서 측정된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보는 중계 통제기(340)로 전송되고, 전송된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보는 상위 통제기(330)를 통하여 중앙 통제기(320)로 수집될 수 있다.
여기서, 상위 통제기(330)는 복수의 중계 통제기들과 연결되기 때문에, 복수의 통계 통제기들 각각으로부터 전송되는 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 분석하여, 정확한 물체 감지를 결과를 도출할 수 있다. 이러한 물체 감지 결과를 도출하는 과정은 상위 통제기(330)뿐만 아니라, 복수의 중계 통제기들 각각에서 수행되거나, 중앙 통제기(320)에서 수행될 수도 있다.
이 때, 중앙 통제기(320), 상위 통제기(330), 중계 통제기(340) 및 복수의 레이더 시스템들(350)은 중앙 통제기(320)에서 발생시키는 동기화 신호에 기초하여 동기화될 수 있다. 예를 들어, 중앙 통제기(320)가 상위 통제기(330)를 동기화하는 동시화 신호를 발생시키고, 상위 통제기(330)는 동기화 신호를 수신하여 중앙 통제기(320)와 동기화되어 동기화 신호를 중계 통제기(340)로 전달하며, 중계 통제기(340)도 동기화 신호를 전달받아 상위 통제기(330) 또는 중앙 통제기(320)와 동기화되어 동기화 신호를 복수의 레이더 시스템들(350) 각각으로 전달할 수 있다. 동기화 신호를 전달받은 복수의 레이더 시스템들(350) 각각 역시 중계 통제기(340), 상위 통제기(330) 또는 중앙 통제기(320)와 동기화될 수 있다. 따라서, 레이더 시스템 망(310)은 하나의 동기화 신호에 기초하여 동작하게 된다.
도 4는 일실시예에 따른 레이더 시스템 망에 포함되는 복수의 레이더 시스템들의 물체 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 복수의 레이더 시스템들(410) 각각은 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위하여 연직 방향으로 빔을 방사한다. 예를 들어, 복수의 레이더 시스템들(410) 각각은 복수의 레이더 시스템들(410) 각각이 배치되는 주변의 지형지물에 의한 클루터 신호를 최소화하도록 연직 방향으로 빔을 방사할 수 있다.
특히, 복수의 레이더 시스템들(410) 각각은 선형 주파수 변조(linear frequency modulation; LFM) 신호를 연속적으로 발생시킨 주파수 변조 연속파 신호를 연직 방향으로 방사할 수 있다. 따라서, 복수의 레이더 시스템(410) 각각은 연직 방향의 관측 망(420)을 가질 수 있다. 이 때, 복수의 레이더 시스템들(410) 각각이 단일 망의 육각형 구조의 각 꼭지점 및 중앙에 배치됨으로써, 복수의 레이더 시스템들(410) 각각의 관측 망(420)은 빈틈없이 형성되어 물체를 감지 및 추적할 수 있다.
상술한 바와 같이 레이더 시스템 망이 주파수 변조 연속파 신호를 이용하는 방식으로 기재하지만, 이에 제한되거나 한정되지 않고, chirp pulse 방식, CW 방식 또는 pulse 방식 등의 다양한 방식을 이용할 수 있다,
여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, 복수의 레이더 시스템들(410) 각각은 신호 생성부, 신호 방사부, 신호 수신부 및 측정부를 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 레이더 시스템들(410) 각각은 신호 생성부에서 주파수 변조 연속파 신호를 생성한 후, 신호 방사부에서 주파수 변조 연속파 신호를 방사하여, 신호 수신부에서 주파수 변조 연속파 신호가 물체에 의해 반사된 반사 신호를 수신함으로써, 측정부에서 반사 신호를 처리하여 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다.
복수의 레이더 시스템들(410) 각각에서, 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 구체적인 과정은 다음과 같다.
우선, 선형 주파수 변조 신호
Figure 112015053735744-pat00001
는 수학식 1과 같이 표현된다.
<수학식 1>
Figure 112015053735744-pat00002

여기서,
Figure 112015053735744-pat00003
는 송신 주파수이고,
Figure 112015053735744-pat00004
는 주기를 의미하며,
Figure 112015053735744-pat00005
는 미리 설정된 파라미터를 의미하고,
Figure 112015053735744-pat00006
는 선형 주파수 변조 신호의 설계 계수로서, 초당 주파수 변화율을 의미한다.
이 때, 위상의 시간 변화율이 주파수이므로, 시간에 따른 주파수는 수학식 2로 나타낼 수 있다.
<수학식 2>
Figure 112015053735744-pat00007

따라서, 신호 생성부는 이와 같은 신호를 연속적으로 발생시켜 주파수 변조 연속파 신호를 생성할 수 있다.
신호 생성부에서 생성된 주파수 변조 연속파 신호는 신호 방사부에서 방사되어, 물체에 의해 반사된 반사 신호로 신호 수신부에서 수신될 수 있다. 이와 같이 수신된 반사 신호는 측정부에서 처리되어 물체의 거리가 측정될 수 있다.
예를 들어, 대역폭(
Figure 112015053735744-pat00008
), 기준 주파수(
Figure 112015053735744-pat00009
), 거리가 (
Figure 112015053735744-pat00010
)이고, 물체에서 반사되고 돌아오는 시간차가 Delay Time(
Figure 112015053735744-pat00011
) 일 때, 물체가 움직이지 않는다면, 거리는 수학식 3과 같다.
<수학식 3>
Figure 112015053735744-pat00012

여기서,
Figure 112015053735744-pat00013
는 빛의 속도 3x10^8 m/s 이고,
Figure 112015053735744-pat00014
은 변조 주파수의 주기이며,
Figure 112015053735744-pat00015
은 거리 차에 따라 달라지는 중간 주파수 신호(intermediate frequency; IF) 신호, 즉 Beat frequency이다. 수학식 2와 같이, 송신된 주파수와 수신된 주파수의 차이는 물체의 거리에 비례하여 커지게 된다.
그러나 물체가 움직이는 경우, 도플러 효과에 의해 Beat frequency의 특성이 달라질 수 있다. 주파수 특성은 물체가 정지한 상태에서 하나의 주파수만 감지되는 경우와 달리,
Figure 112015053735744-pat00016
와
Figure 112015053735744-pat00017
의 2개의 주파수 특성이 나타나게 된다. 이에, 측정부는 거리 및 속도를 계산하기 위해서 주파수 변조 주기를 고려하여,
Figure 112015053735744-pat00018
와
Figure 112015053735744-pat00019
의 주파수가 충분이 샘플링 될 수 있도록 설계한다.
따라서, 거리(
Figure 112015053735744-pat00020
)와 속도(
Figure 112015053735744-pat00021
는 수학식 4 및 5로 계산된다.
<수학식 4>
Figure 112015053735744-pat00022

<수학식 5>
Figure 112015053735744-pat00023

상술한 바와 같이, 복수의 레이더 시스템들(410) 각각에 포함되는 측정부는 반사 신호 및 로컬 오실레이팅 신호를 믹싱하여 중간 주파수 신호를 생성하는 믹서와 중간 주파수 신호 및 기준 주파수 신호에 기초하여 베이스밴드 I/Q 신호를 생성하는 베이스밴드 신호 생성부를 포함함으로써, 베이스밴드 I/Q 신호 기초하여 물체의 거리 또는 속도를 측정할 수 있다.
이 때, 로컬 오실레이팅 신호는 신호 생성부에서 생성된 주파수 변조 연속파 신호가 로컬 오실레이팅 경로로 분배됨으로써, 획득될 수 있다. 따라서, 신호 방사부는 주파수 변조 연속파 신호를 송신 경로 및 로컬 오실레이팅 경로로 분배하는 전력 분배부를 더 포함할 수 있다.
또한, 측정부에 포함되는 베이스밴드 신호 생성부는 생성된 베이스밴드 I/Q 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 디지털 변환기를 더 포함할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 레이더 시스템 망에 의한 물체 감지 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 레이더 시스템 망은 복수의 레이더 시스템들 각각에서 측정된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 수신한다(510).
이 때, 레이더 시스템 망은 복수의 레이더 시스템들 각각에서 측정된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 복수의 중계 통제기들 및 복수의 상위 통제기들을 경유하여 수신할 수 있다.
구체적으로, 복수의 레이더 시스템들 각각에서 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 과정은 다음과 같다.
우선, 복수의 레이더 시스템들 각각에 포함되는 신호 생성부는 주파수 변조 연속파 신호를 생성할 수 있다. 이어서, 복수의 레이더 시스템들 각각에 포함되는 신호 방사부는 주파수 변조 연속파 신호를 방사할 수 있다. 그 다음, 복수의 레이더 시스템들 각각에 포함되는 신호 수신부는 주파수 변조 연속파 신호가 물체에 의해 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 복수의 레이더 시스템들 각각에 포함되는 측정부는 반사 신호를 처리하여 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다.
이와 같이 동작하는 복수의 레이더 시스템들 각각은 레이더 시스템 망의 중앙 통제기에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 중앙 통제기는 복수의 상위 통제기들을 제어하고, 복수의 상위 통제기들 각각은 복수의 중계 통제기들을 제어하며, 복수의 중계 통제기들은 복수의 레이더 시스템들 각각을 제어할 수 있다.
그 후, 레이더 시스템 망은 중앙 통제기를 이용하여, 복수의 레이더 시스템들 각각에서 측정된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 분석하여 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 감지한다(520).
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (13)

  1. 무인 항공기(unmanned aerial vehicle; UAV)를 감지하기 위한, 레이더 시스템 망(chain radar system)에 있어서,
    물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위하여 연직 방향으로 빔을 방사하는 복수의 레이더 시스템들
    을 포함하고,
    상기 복수의 레이더 시스템들은
    육각형 구조의 단일 망에 포함되고,
    상기 단일 망은
    복수 개가 구비되어, 중계 통제기에 의해 제어되는 그룹 망을 형성하며,
    상기 그룹 망은
    복수 개가 구비되어, 중앙 통제기에 의해 제어되는 상기 레이더 시스템 망을 형성하고,
    상기 복수의 레이더 시스템들 중 상기 단일 망의 육각형 구조에서 각 꼭지점에 배치되는 레이더 시스템은
    인접한 단일 망들에 의해 공유되는, 레이더 시스템 망.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 시스템들 각각은
    상기 복수의 레이더 시스템들 각각이 배치되는 주변의 지형지물에 의한 클루터(clutter) 신호를 최소화하도록, 상기 연직 방향으로 상기 빔을 방사하는, 레이더 시스템 망.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 시스템들 각각은
    선형 주파수 변조(linear frequency modulation; LFM) 신호를 연속적으로 발생시킨 주파수 변조 연속파(frequency modulated continuous wave; FMCW) 신호를 상기 연직 방향으로 방사하는, 레이더 시스템 망.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 시스템들 각각은
    상기 주파수 변조 연속파 신호를 생성하는 신호 생성부;
    상기 주파수 변조 연속파 신호를 방사하는 신호 방사부;
    상기 주파수 변조 연속파 신호가 상기 물체에 의해 반사된 반사 신호를 수신하는 신호 수신부; 및
    상기 반사 신호를 처리하여 상기 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 측정부
    를 포함하는 레이더 시스템 망.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 시스템들 각각은
    상기 단일 망의 육각형 구조에서 각 꼭지점 및 중앙에 배치되는, 레이더 시스템 망.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 시스템들은
    레이더 네트워크에 의해 서로 연결되는, 레이더 시스템 망.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 그룹 망을 형성하는 복수 개의 단일 망들 각각에 포함되는 상기 복수의 레이더 시스템들은
    레이더 네트워크에 의해 상기 그룹 망에 대응하는 상기 중계 통제기와 연결되고,
    상기 복수 개의 그룹 망들에 대응하는 복수의 중계 통제기들은
    상기 레이더 네트워크에 의해 상위 통제기와 연결되며,
    상기 상위 통제기는
    복수 개가 구비되어, 상기 레이더 네트워크에 의해 상기 레이더 시스템 망의 상기 중앙 통제기와 연결되는, 레이더 시스템 망.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 시스템들, 상기 중계 통제기, 상기 상위 통제기 및 상기 중앙 통제기 각각은
    상기 복수의 레이더 시스템들 각각에서 측정된 물체의 거리 또는 속도 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 공유하는, 레이더 시스템 망.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 레이더 시스템들, 상기 중계 통제기, 상기 상위 통제기 및 상기 중앙 통제기는
    상기 중앙 통제기에서 발생시키는 동기화 신호에 기초하여 동기화되는, 레이더 시스템 망.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 중앙 통제기는
    상기 상위 통제기를 동기화하는 동기화 신호를 발생시키고,
    상기 상위 통제기는
    상기 동기화 신호를 상기 중계 통제기로 전달하여 상기 중계 통제기를 동기화하며,
    상기 중계 통제기는
    상기 동기화 신호를 상기 복수의 레이더 시스템들 각각으로 전달하여 상기 복수의 레이더 시스템들 각각을 동기화하는, 레이더 시스템 망.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 레이더 네트워크는
    광 섬유(optical fiber)로 형성되는, 레이더 시스템 망.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005233673A (ja) * 2004-02-17 2005-09-02 Toshiba Corp レーダ装置
JP2009539272A (ja) * 2006-01-30 2009-11-12 ローレンス・リバモア・ナショナル・セキュリティ・エルエルシー 超広帯域レーダセンサおよびネットワーク
JP4369816B2 (ja) * 2004-07-16 2009-11-25 財団法人河川情報センター 全国合成レーダ雨量情報提供システム
WO2011007828A1 (ja) * 2009-07-16 2011-01-20 国立大学法人 千葉大学 Ｆｍ－ｃｗレーダ装置、ドップラ速度測定方法
JP2011520127A (ja) * 2008-05-07 2011-07-14 コロラド ステート ユニバーシティー リサーチ ファウンデーション ネットワーク化された波形システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005233673A (ja) * 2004-02-17 2005-09-02 Toshiba Corp レーダ装置
JP4369816B2 (ja) * 2004-07-16 2009-11-25 財団法人河川情報センター 全国合成レーダ雨量情報提供システム
JP2009539272A (ja) * 2006-01-30 2009-11-12 ローレンス・リバモア・ナショナル・セキュリティ・エルエルシー 超広帯域レーダセンサおよびネットワーク
JP2011520127A (ja) * 2008-05-07 2011-07-14 コロラド ステート ユニバーシティー リサーチ ファウンデーション ネットワーク化された波形システム
WO2011007828A1 (ja) * 2009-07-16 2011-01-20 国立大学法人 千葉大学 Ｆｍ－ｃｗレーダ装置、ドップラ速度測定方法

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