Byunglae Cho

능동 전자식 위상 배열 안테나(AESA, Active Electronically Scanned Array) 레이다를 이용한 지형 추종(TF, Terrain Following) 모드를 개발하고 있다. 지형 추종 모드는 항공기가 저고도로 지형을 따라 안전하게 비행할 수 있도록 레이다를 이용하여 비행체 진행 가능 방향의 지형 정보를 제공하는 것을 목표로 한다. 고속 기동을 하면서 운용하는 모드의 특성상 전방 지형 정보 획득 및 생성은 실시간으로 이루어져야 하며, 최적 설계를 통해 연산량을 감소시킬 수 있어야 한다. 본 논문에서는 AESA에서 조향 방향에 따라 달라지는 유효 3dB 빔 폭의 크기를 고려하여 TF 모드 스캔에 필요한 최소 빔 조향 수를 실시간으로 계산하는 설계 기법을 제시한다. 제시한 빔 조향 방향 설계 기법의 타당성 검증은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 수행하였다.

레이다 시스템에서 근접한 다수의 표적을 정확히 분리하여 탐지하는 것은 감시정찰 등 다양한 분야에서 핵심적인 요구사항이다. 레이다 시스템의 특성상 iso-range 표적이 있고, 편대로 비행하거나 밀집하여 위치하는 등 특정 상황이 유지되는 인접한 표적이 존재할 수 있다. 이러한 경우 여러 개의 표적이 하나의 표적으로 탐지될 수 있으며 탐지 정확도가 저하되거나 오경보가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해 연속된 셀에서 SNR(Signal to Noise Ratio) 및 모노펄스의 방위각, 고각을 이용하여 특성이 다른 표적을 분리하는 수식을 제안하여 복잡한 연산 없이 거리가 인접하지만 각도가 다른 근접 표적을 분리하여 탐지할 수 있는 방법을 연구하였다. 연구 결과를 통해 표적을 분리하여 거리 오차를 개선하였고, 실제 레이다 시스템 환경에서의 적용 가능성을 입증하였다.

본 논문은 LFM(Linear Frequency Modulation) 기반 우주감시 레이다에서 도플러 효과로 인해 정합필터 출력에 발생하는 속도 의존적 거리 편향(거리-도플러 결합)을 단일 펄스에서 효율적으로 보상하는 방법을 제안한다. 핵심 아이디어는 (1) 빔 조향각으로부터 표적의 시선 속도 범위를 물리적으로 제약해 가능한 도플러 상한을 설정하고, 이를 반영해 확장 참조 필터 대역을 최소화하여 1차 속도 추정의 SNR 손실을 줄인 뒤, (2) 해당 1차 추정치를 중심으로 좁은 구간만 국소 정합필터 뱅크를 구성해 2차 미세 추정을 수행하는 2단계(Coarse-to-fine) 구조에 있다. 제안 기법은 단일 펄스에서 기존 방법 대비 정확도–연산량의 균형을 달성하도록 설계되었으며, 다양한 SNR/관측각 조건의 시뮬레이션을 통해 유효성이 확인되었다.

한국전자파학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science)

MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)은 1980년대에 Schmidt가 제안한 고해상도 스펙트럼 추정 방법으로써 레이다 표적 등의 도래각 추정을 위한 알고리즘으로 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 기존 표적 탐지기에서의 해상도 한계를 극복하고, multipath 환경에서도 우수한 분리 성능을 확보할 수 있도록 MUSIC 알고리즘을 레이다 표적 탐지 분야에 적용하는 새로운 방법을 제안하고자 한다. 연구 결과를 통해 CFAR(Constant False Alarm Rate) 탐지 및 클러스터링을 대체할 표적 탐지 방법을 제안하였고, 그 결과 기존 방법과 동등한 탐지 성능을 유지하면서 표적의 거리 오차가 평균 93.52% 개선된 결과를 얻을 수 있었으며 비행시험을 통해 실제 레이다 시스템 환경에서 적용 가능성을 입증하였다.

항공기탑재 레이다는 지상 및 해상 표적 정보를 사용자에게 제공하여 지상/해상 표적 탐지 및 상황 인식에 매우 중요한 역할을 수행한다. 항공기탑재 레이다는 주어진 임무에 따라 상황 인식을 위해 지상 및 해상의 다양한 크기의 표적들을 탐지해야 한다. 기존의 고정형 가드 셀 기반의 표적 탐지 기법을 사용하면 고정된 가드 셀의 설정으로 인해 설정된 가드 셀 보다 큰 크기의 표적에 대해서는 자기 마스킹(Self-masking) 효과로 인하여 표적을 탐지하지 못하는 단점이 발생한다. 이는 지상 및 해상의 상황 인식의 실패로 귀결될 수 있다. 본 논문에서는 기존의 표적 탐지 기법의 단점을 극복하기 위해 입력 신호에 따라 적응적으로 가드 셀의 개수를 선택하는 적응형 가드 셀 기반의 표적 탐지 기법을 연구하였으며, 연구 결과를 통해 다양한 크기를 가지는 표적들을 탐지하는 기법을 설계하였고 비행시험을 통해 실제 레이다 시스템 환경에서 적용 가능성을 입증하였다.