KR101088053B1

KR101088053B1 - 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하기 위한 시스템 및방법

Info

Publication number: KR101088053B1
Application number: KR1020077025514A
Authority: KR
Inventors: 조지 디. 톰; 로버트 피. 엔즈만; 프리츠 스퇴델
Original assignee: 레이티언 캄파니
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2011-11-29
Also published as: TW200704957A; WO2006107565A1; JP5009282B2; TWI400469B; EP1869492A1; US7358892B2; US20060220951A1; EP1869492B1; JP2008534983A; KR20070116984A

Abstract

레이더를 가간섭적으로 결합시키는 시스템 및 기법은 레이더들 중에 하나로부터 송신된 송신 펄스의 시간 지연 및 위상을 조정하기 위하여 위상 및 거리 교정값, 및 초기화값을 생성하는 단계를 포함하여, 각 레이더에서 모노스태틱 및 바이스태틱 반사파들에서 기인하는 복합 표적 반사파들을 수신한다. 상기 방법은 또한 상기 레이더들 중 하나에 의해 송신되는 후속 레이더 펄스들의 시간 지연 및 위상을 조정하기 위한 위상 및 거리 교정값을 예측하는 단계를 더 포함하여, 상기 각 레이더에 복합 표적 반사파들이 계속하여 수신한다. 상기 방법은 상기 복합 표적 반사파들을 가간섭적으로 합산하는 단계를 더 포함한다.

Description

다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하기 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR COHERENTLY COMBINING A PLURALITY OF RADARS}

본 발명은 레이더(radar) 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 다수의 레이더를 가간섭적으로(coherently) 결합하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 단일 레이더는 주어진 거리(range)에서 주어진 크기의 표적(target)에 대하여 이론적인 최대 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 갖는다. 상기 신호 대 잡음비는 상기 표적을 탐지, 추적, 인식하는 능력에 직접적으로 영향을 미친다. 상기 최대 신호 대 잡음비는 레이더 안테나, 레이더 송신력(transmit power) 및 레이더 수신기 잡음 레벨 등을 포함하는 다양한 레이더 특성에 의해 결정되지만, 다양한 레이더 특성은 이에 한정되지는 않는다. 이러한 레이더의 특성들은 각각의 레이더마다 실질적으로 정해져 있다. 따라서, 탐지, 추적, 인식 능력을 향상시키기 위해서는, 새로운 레이더 특성을 갖는 새로운 레이더를 설계할 필요가 있다. 새로운 레이더를 재설계하는 데에는 긴 시간이 소요되고 비용이 많이 들며, 기존의 레이더를 쓸모없게 만드는 문제가 있다.

이에 대한 대안으로, 결합된 시스템의 감도를 향상키기 위해(즉, 주어진 거 리(range)에서 주어진 크기의 표적에 대한 SNR을 개선하기 위해), 개별 안테나를 갖는 다수의 레이더로부터 수신한 신호를 함께 처리하는 것이 가능하며, 이에 따라, 탐지, 추적, 인식 수행력을 향상시킬 수 있다.

상기 다수의 레이더로부터 수신되는 신호들, 즉 표적 반사파들(target echoes)을 함께 처리하기 위해서는, 상기 다수의 레이더로부터 각각 수신되는 표적 반사파들이 상대적인 위상차 없이 가간섭적으로(coherently) 결합되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 다수의 레이더에 의해 제공되는 레이더 감도에 있어서의 향상 정도는 하나의 레이더에 의한 것에 비하여 매우 크다.

본 기술 분야의 통상의 기술자는 상기 다수의 레이더들의 각각의 레이더 안테나의 상대적 위치를 파장의 작은 일부 범위 이내까지 알 수 있다면, 가간섭적 동위상 처리(coherent in-phase processing)가 가능할 정도로 충분한 정확도를 갖는 위상 보정이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 레이더 안테나들간의 거리는 파장에 비해 매우 커서 측정의 부정확성을 야기하기 때문에, 단순히 레이더 안테나의 위치를 기계적으로 측정하는 것만으로는 일반적으로 충분하지 않다. 게다가, 시간 지연이나 위상 변이 측면에서 레이더들간의 내부 전기적 차이를 설명할 수 없기 때문에 레이더들 사이의 기계적인 이격거리를 아는 것만으로는 충분하지 않다. 또한, 기계적인 이격 거리의 측정만으로는, 온도 변화, 노후(aging), 부품의 교체 등에 의해 발생되는 전기적 파라미터들의 시간에 따른 변화를 설명할 수 없다.

위에서 언급한 다수의 레이더들을 모바일 레이더로 제공하면 편리하다. 그러 나, 모바일 레이더의 경우 파장보다 훨씬 큰 상대적인 위치가 변화될 수밖에 없으므로, 모바일 레이더가 이동될 때마다 모바일 레이더 안테나의 상대 위치가 교정(calibration)되어야 할 것이다.

본 기술 분야의 통상의 기술자 다수의 안테나들의 이격거리가 증가할수록 다수의 레이더 어레이들의 상대적인 위치를 교정하기 어렵고 오차가 증가될 수밖에 없다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 이러한 교정이 레이더의 실제 동작과는 별도로 많은 시간을 필요로 하는 별개의 과정이라는 것을 이해할 것이다.

다수의 레이더, 예를 들어, 두개의 레이더가 표적을 향해 송신하는 경우, 각 레이더는 자기의 송신 레이더 신호에 대응하는 모노스태틱 표적 반사파(monostatic target echo) 및 타 레이더의 송신 레이더 신호에 대응하는 바이스태틱 표적 반사파(bistatic target echo)를 수신한다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 만약 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 모두가 각각의 레이더에 의해 수신되고 함께 가간섭적으로 처리된다면, 합산되는 시스템 감도가 모노스태틱 표적 반사파만 처리되는 경우에 비하여 월등해질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 각각의 레이더에 의해 수신되는 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들은 일반적으로 서로 다른 거리(시간 지연)에서 서로 다른 위상을 가지도록 생성되며, 이에 따라, 이들은 위상차 없는 상태에서 가간섭적으로 합산되지 않는 것이 일반적이다.

본 발명은 다수의 레이더의 가간섭적 동위상 결합을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 시스템 및 방법에 따르면 둘 이상의 레이더의 상대적인 위치를 알 필요가 없다.

본 발명에 따르면, 다수의 레이더를 교정하는 방법은 다수의 레이더들 중에서 레퍼런스 레이더를 선택하는 단계, 및 상기 레퍼런스 레이더 및 상기 다수의 레이더들 중에서 선택된 페어 레이더를 각각 포함하는 하나 혹은 그 이상의 레이더 쌍들을 선택하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 레퍼런스 레이더 및 상기 페어 레이더와 연관된 교정값들을 생성하는 단계, 및 상기 레퍼런스 레이더 및 상기 페어 레이더와 연관된 초기화값들을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 교정값들 및 초기화값들에 따라 생성된 조정 신호를 상기 페어 레이더에 의해 송신하고 비조정 신호를 상기 레퍼런스 레이더에 의해 송신하는 단계를 더 포함한다. 제1 복합 신호는 상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신되고 제2 복합 신호는 상기 페어 레이더에 의해 수신되며, 이들은 상기 조정 신호 및 비조정 신호와 연관되어 있다. 상기 방법은 상기 제1 복합 신호 및 제2 복합 신호를 가간섭적으로 합산하여 가간섭되는 신호를 제공한다. 이러한 특정한 설계에 따르면, 상기 방법은 다수의 레이더들을 가간섭시켜 향상된 신호 이득을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 레이더를 교정하는 장치는 레퍼런스 레이더 및 페어 레이더를 포함하는 다수의 레이더들 중에서 선택된 각 레이더 쌍에 의해 제공되는 적어도 하나의 각각의 표적 추적경로를 결합시키기 위한 결합 프로세서를 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 결합 프로세서와 연결되어 상기 레이더 쌍과 연관된 교정값을 제공하기 위한 교정 프로세서, 상기 교정 프로세서와 연결되어 상기 레이더 쌍과 연관된 초기화값을 제공하기 위한 초기화 프로세서, 및 상기 초기화 프로세서와 연결되어 상기 초기화값들 및 상기 교정값들에 따라 상기 레퍼런스 레이더에서 송신된 제1 신호 및 상기 페어 레이더에서 송신된 제2 신호 중 적어도 하나를 조정하고, 상기 레퍼런스 레이더에서 수신된 제1 복합 신호와 상기 페어 레이더에서 수신된 제2 복합 신호를 가간섭적으로 합산하는 가간섭성 유지 프로세서를 포함한다. 이러한 특정한 설계에 따르면, 상기 장치는 다수의 레이더들을 가간섭시켜 향상된 신호 이득을 제공할 수 있다.

본원 발명 그 자체뿐만 아니라 전술한 본원 발명의 특징은 다음의 도면들에 대한 상세한 설명에 의해 보다 충분히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 가간섭성 프로세서(coherence processor)를 갖는 예시적인 레이더 시스템의 블록 다이어그램이다.

도 2는 두 레이더가 동시에 송신한 경우에 각 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들을 나타내는 그림이다.

도 2a는 하나의 레이더로부터의 송신을 다른 레이더에 대하여 지연시켜서 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파가 두 레이더 모두의 시간 영역에서 오버랩되는 경우에 각 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들을 나타내는 그림이다.

도 2b는 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파가 두 레이더 모두의 시간 영역에 서 오버랩되지 않는 경우에 도 2에 따라 두 레이더에서 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파의 상대 위상들을 나타내는 벡터 다이어그램이다.

도 2c는 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들이 시간 영역에서 오버랩되도록 하나의 레이더로부터 발생된 펄스의 개시 시간이 조정된 경우에, 도 2a에 따라 두 레이더에서 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들의 상대 위상들을 나타내는 벡터 다이어그램이다.

도 2d는 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들이 시간 영역에서 오버랩되고 위상이 일치하도록 하기 위해 상기 레이더 중 하나의 개시 시간 및 위상이 모두 조정된 경우에, 도 2a에 따라 두 레이더에서 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들의 상대 위상들을 나타내는 벡터 다이어그램이다.

도 3은 도 1의 구성 요소들을 보다 상세히 나타내는 레이더 시스템의 블록 다이어그램이다.

도 4는 두 레이더를 가간섭시키는 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

도 4a는 두 레이더의 교정을 포함하는, 도 4의 방법의 일부를 보다 상세히 나타내는 플로우 차트이다.

도 4b 및 도 4c는 두 레이더의 초기화를 포함하는, 도 4의 방법의 다른 일부를 보다 상세히 나타내는 플로우 차트들이다.

도 4d는 두 레이더의 가간섭성 유지를 포함하는, 도 4의 방법의 또 다른 일부를 보다 상세히 나타내는 플로우 차트이다.

도 5 및 도 5a는 도 4a의 교정 방법과 관련된 도시적 표현을 나타내는 그래 프이다.

도 6 내지 도 6b는 도 4a의 교정 방법과 관련된 다른 도시적 표현을 나타내는 벡터 다이어그램들이다.

도 7 내지 도 7a는 도 4b 및 도 4c의 초기화 방법과 관련된 도시적 표현을 나타내는 그래프들이다.

도 8 내지 도 8c는 도 4d의 가간섭성 유지 방법과 관련된 도시적 표현을 나타내는 그래프들이다.

본 발명에 따른 시스템 및 방법을 설명하기 전에, 기초적인 개념과 전문용어를 설명한다. 여기서 사용되는 "레퍼런스 레이더(reference radar)"라는 용어는 둘 이상의 레이더로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나의 레이더를 의미한다. 여기서 사용되는 "페어 레이더(paired radar)"라는 용어는 둘 이상의 레이더로 이루어진 그룹 중에서 선택된 상기 레퍼런스 레이더 이외의 다른 레이더를 의미한다.

아래의 많은 논의에서 하나의 페어 레이더에 대해서만 설명하더라도, 여러개의 페어 레이더들이 존재할 수 있다는 점과 아래에서 설명될 동일한 장치 및 방법이 각각의 페어 레이더에 적용될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 아래에서 설명될 레퍼런스 레이더 및 페어 레이더는 서로 다른 타입의 레이더일 수 있다. 상기 페어 레이더는 여기서 때때로 "레이더 1"이라고 지칭되고, 상기 레퍼런스 레이더는 때때로 "레이더 2"라고 지칭된다.

여기서 사용되는 "거리(range)"라는 용어와 "시간 지연(time delay)"이라는 용어는 때때로 동의어로 사용된다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 레이더 시스템에서 표적에 대한 거리(range)를 결정하기 위해 레이더 펄스의 송신 및 이에 대응하는 표적 반사파의 수신 사이의 시간 지연을 이용한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

여기서 사용되는 "복합 신호(composite signal)", "복합 반사파(composite echo)" 및 "복합 귀환파(composite return)"라는 용어들은 오버랩되거나 더해질 수 있도록 동일 시간대에 수신되는 동일 주파수의 레이더 신호들을 지칭하는 데 사용된다. 구체적으로, 상기 "복합 신호(composite signal)", "복합 반사파(composite echo)" 및 "복합 귀환파(composite return)"라는 용어들은 오버랩되거나 더해질 수 있도록 동일 시간대에 도달하는 모노스태틱(monostatic) 및 바이스태틱(bistatic) 표적 반사파들을 설명하기 위해 사용된다.

도 1을 참조하면, 레이더 시스템(10)은 페어 레이더 시스템(16)을 포함한다. 페어 레이더 시스템(16)은 페어 레이더 안테나(14), 제1 송/수신기(18), 제1 탐색 프로세서(20) 및 제1 추적 프로세서(22)를 포함한다. 레이더 시스템(10)은 레퍼런스 레이더 시스템(26)을 포함한다. 레퍼런스 레이더 시스템(26)은 레퍼런스 레이더 안테나(25), 제2 송/수신기(28), 제2 탐색 프로세서(30) 및 제2 추적 프로세서(32)를 포함한다. 제1 및 제2 추적 프로세서(22, 32)는 표적(12)과 연관된 각각의 표적 추적경로(target track)를 생성한다.

상기 레이더 시스템(10)은 가간섭성(coherence) 프로세서(34)를 더 포함한 다. 가간섭성(coherence) 프로세서(34)는 제1 및 제2 추적 프로세서(22, 32)에 의해 각각 제공되는 적어도 하나의 대응하는 표적 추적경로를 결합시키는 결합(association) 프로세서(36), 위상 및 거리 교정값(38a)을 제공하기 위한 교정(calibration) 프로세서(38), 및 위상 및 거리 초기화값(40a)을 제공하기 위한 초기화(initialization) 프로세서(40)를 포함한다. 레이더 시스템(10)은 상기 초기화값(40a) 및 교정값(38a)에 따라 레퍼런스 레이더 안테나(25)에 의해 송신된 제1 신호와 페어 레이더 안테나(14)에 의해 송신된 제2 신호 중 적어도 하나를 조정하고, 레퍼런스 레이더 안테나(25)에 의해 수신된 제1 복합 신호(27)와 페어 레이더 안테나(14)에 의해 수신된 제2 복합 신호(24)를 가간섭적으로(coherently) 합산하기 위한 가간섭성 유지(coherence maintenance) 프로세서(42)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 오로지 페어 레이더 안테나(14)에 의해 송신된 신호들만 레퍼런스 레이더 안테나(25)에 의해 송신된 신호들과 연관되어 조정된다. 이런 특정한 정리 방식에 의해, 다수의 레이더의 페어 레이더들은 그 수에 상관없이 하나의 레퍼런스 레이더와 연관되어 조정된다.

동작 시, 상기 결합 프로세서(36)는 표적(12)을 추적할 때 레퍼런스 레이더 시스템(26) 및 페어 레이더 시스템(16)에 의해 각각 생성된 모노스태틱 표적 추적경로 및 바이스태틱 표적 추적경로를 각각 인식한다. 상기 교정 프로세서(38)는 레퍼런스 레이더 시스템(26) 및 페어 레이더 시스템(16)과 연관된 위상 및 거리 교정값들(38a)을 인식하며, 이들은, 예를 들어, 초기화 프로세서(40)에 의해 가간섭성 프로세서(34)내의 여러 장치에서 활용될 수 있다. 상기 위상 및 거리 교정값 들(38a)은, 예를 들어, 제1 및 제2 레이더 시스템(16, 26)내의 전자장치와 연관되어 있는 상대 시간 지연(즉, 상대 거리) 및 상대 위상에 해당될 수 있다.

초기화 프로세서(40)는 레퍼런스 레이더 시스템(26) 및 페어 레이더 시스템(16)과 연관된 위상 및 거리 초기화값들(40a)을 인식하며, 이들은 교정 프로세서(38)에 생성된 상기 교정값들(38a)과 함께 가간섭성 유지 프로세서(42)에 의해 개시(starting) 상대 위상 및 상대 거리(즉, 시간 지연)로 적용될 수 있다. 상기 가간섭성 유지 프로세서(42)는 거리 및 위상의 예측치를 생성하여 페어 레이더 시스템(16)에 의해 송신된 각각의 후속 레이더 펄스에 적용시키는데, 이 경우, 상기 페어 레이더 시스템(16)은 실질적으로 "송신상 가간섭(cohered on transmit)"되는 레이다 펄스들, 즉, 페어 레이더 시스템(16) 및 레퍼런스 레이더 시스템(26)에서 송신된 각각의 펄스들이 동일 위상을 갖고 동일 시간에 표적(12)에 도달되는 레이더 펄스들을 제공한다. 좀 더 상세하게 설명하면, 송신상 가간섭(cohering on transmit)은 상기 레퍼런스 레이더 및 페어 레이더에 오버랩되는 모노스태틱 및 바이스태틱 반사파들(echoes)을 제공한다. 가간섭성 유지 프로세서(42)에 의해 표적(12)으로부터 수신된 표적 반사파들도 역시 가간섭성 유지 프로세서(42)에서 "수신상 가간섭(cohered on receive)"되고, 즉, 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 수신된 후에 위상이 일반적으로 합산된다.

위에서 언급한 "송신상 가간섭" 및 "수신상 가간섭"에 대하여는 아래의 도면들과 함께 보다 상세히 설명한다. 도 2 내지 도 2b에 의하면, 레이더 펄스가 송신상 가간섭될 때, 페어 레이더 안테나(14)에서 수신된 모노스태틱 표적 반사 파(monostatic target echoe)가 페어 레이더 안테나(14)에서 수신된 바이스태틱 표적 반사파(bistatic target echoe)와 시간 및 위상이 대체로 일치함을 알 수 있다. 또한, 레퍼런스 레이더 안테나(25)에서 수신된 모노스태틱 표적 반사파가 레퍼런스 레이더 안테나(25)에서 수신된 바이스태틱 표적 반사파와 시간 및 위상이 대체로 일치함을 알 수 있다.

도 2를 참조하면, 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더가 각각 Tx1 및 Tx2로 지칭되는 레이더 펄스들을 생성한다. 상기 페어 레이더는 M1으로 지칭되는 대응하는 모노스태틱 표적 반사파 및 B1으로 지칭되는 대응하는 바이스태틱 표적 반사파를 수신한다. 여기서 사용되는, "표적 반사파 쌍(target echo pair)"이라는 용어는, 송신 펄스들, 즉, Tx1 및 Tx2의 단일 세트에 대응하고 단일 레이더에 의해 수신되는 모노스태틱 표적 반사파 및 바이스태틱 표적 반사파, 즉, M1 및 B1을 의미한다. 상기 표적 반사파들(M1, B1)은 일반적으로 서로 다른 시간에 수신된다.

유사하게, 상기 레퍼런스 레이더는 M2로 지칭되는 대응하는 모노스태틱 표적 반사파 및 B2로 지칭되는 대응하는 바이스태틱 표적 반사파를 수신한다. 상기 표적 반사파들(M2, B2)도 역시 일반적으로 서로 다른 시간에 수신된다. 그러나, 상기 두 바이스태틱 표적 반사파들(B1, B2)은 동일 시간에 수신된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 하지만, 각 레이더와 관련된 수신 전자장치들은 각 레이더에서 시간 및/또는 위상 영역에서의 불일치를 야기하는 겉보기(apparent) 바이스태틱 표적 반사파들을 발생시킬 수 있다. 위에서 설명한 바 있고, 아래에서 더 상세히 설명될, 교정 위상값(calibration phase values) 및 교정 거리값(calibration range values)은 상기 바이스태틱 표적 반사파들의 불일치 정도를 계산하는 데 사용될 수 있다.

페어 레이더 안테나에서 표적까지 진행했다가 다시 레퍼런스 레이더 안테나까지 돌아오는 왕복 거리(round trip distance)는 레퍼런스 레이더 안테나에서 표적까지 진행했다가 다시 페어 레이더 안테나까지 돌아오는 왕복 거리와 동일하기 때문에, 바이스태틱 표적 반사파들(B1, B2)은 동일 시간에 수신된다. 그러나, 각각의 레이더로부터 표적까지의 거리는 각각 다르기 때문에, 도시된 바와 같이, 모노스태틱 표적 반사파들(M1, M2)은 서로 다른 시간에 도달한다.

수신된 모노스태틱 표적 반사파(M1) 및 수신된 바이스태틱 표적 반사파(B1) 사이의 시간 지연은 수신된 바이스태틱 표적 반사파 B1 및 수신된 모노스태틱 표적 반사파 M2 사이의 시간 지연과 동일함은 명백하다.

도 2a를 참조하면, 도 2에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 참조 부호가 사용되며, 페어 레이더 송신 펄스(Tx1)는 레퍼런스 레이더 송신 펄스(Tx2)에 비해 시간 영역에서 지연된다(즉, 지연된 시간에 송신된다). 상기 페어 레이더에 적용된 시간 지연은, 송신 펄스(Tx1)로부터 각각 기인하는 표적 반사파인, 페어 레이더에 의해 수신되는 모노스태틱 표적 반사파(M1) 및 레퍼런스 레이더에 의해 수신되는 바이스태틱 표적 반사파(B2)를 지연시키는 효과를 발생시킨다는 것을 알 수 있을 것이다. 페어 레이더 송신 펄스(Tx1)에 적용된 소정의 시간 지연에 의해서, 도시된 바와 같이 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들이 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 서로 오버랩되도록 하여, 제1 복합 귀환파(M1, B1) 및 제2 복합 귀환파(M2, B2)를 제공할 수 있다. 만약 페어 레이더 송신 펄 스(Tx1) 및 레퍼런스 레이더 송신 펄스(Tx2)가 동일 주파수를 가지며 시간 영역에서 일단 오버랩되면, 제1 바이스태틱 귀환파(B1)로부터 제1 모노스태틱 귀환파(M1)를, 또는 제2 바이스태틱 귀환파(B2)로부터 제2 모노스태틱 귀환파(M2)를 더 이상 구별할 수 없게 됨을 이해할 수 있을 것이다.

상기 페어 레이더 송신 펄스(Tx1)에 상술한 바와 같은 소정의 시간 지연을 적용한 경우, 만약 페어 레이더 송신 펄스(Tx1) 및 레퍼런스 레이더 송신 펄스(Tx2)의 주파수가 동일하다면, 모노스태틱 귀환파(M1)는 실질적으로 바이스태틱 귀환파(B1)와 가간섭적으로 합산될 수 있어서, 상기 페어 레이더에 개선된 SNR을 제공할 수 있다. 유사하게, 모노스태틱 귀환파 M2는 실질적으로 바이스태틱 귀환파(B2)와 가간섭적으로 합산될 수 있어서, 상기 레퍼런스 레이더에 개선된 SNR을 제공할 수 있다. 보다 큰 처리 이득(processing gain)을 제공하기 위해서는, 상기 복합 귀환파(M1, B1)를 상기 복합 귀환파(M2, B2)와 가간섭적으로 합산하는 것이 보다 바람직하다.

도 2b를 참조하면, 도 2 및 도 2a에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 참조 부호가 사용되며, 벡터 다이어그램은 도 2에 따른, 즉, 도 2a와 함께 위에서 설명된 바와 같이 시간 지연의 적용이 없는 경우에 표적 반사파들(M1, B1, M2, B2)의 벡터 표시를 나타낸다. 제1 모노스태틱 표적 반사파(M1) 및 제1 바이스태틱 표적 반사파(B1)는 위상차 θ를 가지고 수신된다. 제2 모노스태틱 표적 반사파(M2) 및 제2 바이스태틱 표적 반사파(B2)도 동일한 크기의 위상차 θ를 가지고 수신되지만, 부호가 반대이다. 도 2를 통해 설명한 바와 같이, 제1 모노스태틱 표 적 반사파(M1)는 제1 바이스태틱 표적 반사파(B1)와 시간 영역에서 오버랩되지 않으며, 제2 모노스태틱 표적 반사파(M2)는 제2 바이스태틱 표적 반사파(B2)와 시간 영역에서 오버랩되지 않는다. 이 경우, 상기 신호들은 도 2a에서 설명한 것과 같은 방식으로 합산될 수 없다.

상기 제1 및 제2 바이스태틱 표적 반사파들(B1, B2) 사이의 위상차는 일반적으로 영(zero)이다(상기 두 레이더간의 내부적인 위상차는 고려하지 않음). 왜냐하면, 위에서 설명한 바와 같이, 표적까지의 바이스태틱 경로 및 표적으로부터의 바이스태틱 경로의 길이가 상기 두 레이더에서 동일하기 때문이다.

도 2b에 도시된 벡터들은 두 레이더로부터의 펄스들이 동일 시간에 동일 위상을 가지고 송신됨(즉, 두 레이더 사이에 의도적인 위상 상쇄(offset)는 적용되지 않음)을 가정하고 있고, 상기 두 레이더의 내부 전자장치간의 의도하지 않은 위상 차이는 제거(예를 들어, 도 1의 블록 38에서 설명된 바와 같은 공장 교정(factory calibration)이나 필드 교정(field calibration)에 의해서 제거)되었음을 가정한다.

위에서 설명한 바와 같이, 제1 모노스태틱 표적 반사파(M1) 및 제1 바이스태틱 표적 반사파(B1) 사이의 위상차 크기는 제2 모노스태틱 표적 반사파(M2) 및 제2 바이스태틱 표적 반사파(B2) 사이의 위상차 크기와 동일하다. 이는 중요한 특성으로서, 아래의 논의를 통해 명백해질 것이다.

도 2c를 참조하면, 도 2 내지 도 2b에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 참조 부호가 사용되며, 벡터 다이어그램은 도 2a에 따른, 즉, 도 2a를 통해 설명된 바와 같이 원하는 시간 지연이 적용된 표적 반사파들(M1, B1, M2, B2)의 벡터 표시를 나타낸다. 도 2a와 함께 위에서 설명한 바와 같이, 상기 표적 반사파들은 시간 영역에서 오버랩되며 상기 레이더들 내에서 합산되어 복합 반사파들을 형성한다. 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 관측되는 상기 복합 반사파들은 각각 복합 벡터들 C1 및 C2로 표시될 수 있다. 상기 복합 벡터들(C1, C2)은 상기 백터 쌍들(M1, B1 및 M2, B2) 사이의 위상차에 해당하는 위상각 θ 만큼의 위상차를 갖는다.

가간섭성 이득(coherent gain)을 얻기 위해서, 도 2a 및 도 2c에 나타낸 바와 같이 일단 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들이 일치되어 시간 영역에서 오버랩되면, 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 반사파들 사이의 위상차는 더 이상 직접적으로 측정될 수는 없음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 상기 위상차는 복합 벡터들(C1, C2) 간의 위상차를 측정하여 간접적으로 측정될 수 있다. 이렇게 측정된 위상차는 펄스마다 모니터링될 수 있으며, 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들간의 위상각이 영(zero)이 되도록 하기 위해 페어 레이더로부터 송신되는 차회(next) 송신 펄스에 대한 상쇄치(offset)로 사용될 수 있는 위상을 예측하는 데 사용될 수 있다. 상기 영 위상각은 완전한 가간섭성 이득(coherent gain)을 얻게 해준다. 상기 영 위상각은 아래의 도 2d에 표시된다.

도 2d를 참조하면, 벡터들은 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 각각 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 수신 신호들(M1, B1 및 M2, B2) 사이의 위상각이 영(zero)이 되도록 하는, 페어 레이더로부터 송신된 송신 펄스에 대한 위상 상쇄 치(phase offset)를 제공하는 프로세스를 도시한다. 구체적으로, 상기 페어 레이더에 의해 송신된 펄스(도 2a의 Tx1)에 (위에서 설명한 소정의 시간 지연과 더불어) 위상 변이가 적용된다. 여기서, 제1 모노스태틱 표적 반사파(M1)의 위상 및 제2 바이스태틱 표적 반사파(B2)의 위상은, 도 2c에 도시된 동일 벡터들과 비교할 때, 동일한 방향, 여기서는 시계방향으로, 동일한 크기만큼 회전한다.

복합 벡터들(C1, C2)에서 가간섭적 합산(coherent addition)을 가능하게 하기 위해, 도시된 바와 같이 상기 펄스(Tx1)에 적용되는 위상 변이는 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파의 위상 일치 및 가간섭적 합산이 가능하도록 선택될 수 있다. 이렇게 하면, 모노스태틱 및 바이스태틱 성분들을 일치시켜 최대 크기를 갖는 복합 벡터를 생성하는, 위에서 언급한 "송신상 가간섭"을 달성할 수 있다.

상기 두 복합 벡터들(C1, C2) 간의 위상각(θ)이 상기 페어 레이더로부터 송신된 펄스(Tx1)에 적용된 어떤 위상 조정에 의해서도 영향을 받지 않았다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 다시 말해, 상기 Tx1 펄스의 위상을 조정하면 상기 두 레이더에서의 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들(M1, B1 및 M2, B2) 간의 위상은 변경되지만, 이 경우에도 복합 벡터들(C1, C2) 간의 위상은 영향을 받지 않는다. 따라서, Tx1 펄스에 대한 위상 조정에 오류가 발생하더라도, 복합 벡터들(C1, C2) 사이에서 측정된 위상은 여전히 레이더들 사이의 위상 예측에 이용될 수 있다.

아래에서 더 설명되는 바와 같이, 위상 또는 거리 예측 오류는 레이더간의 예측되는 위상차와 실제로 측정되는 위상차를 비교하여 측정될 수 있으며, 이는 위상 변화율 필터(phase rate filter)를 갱신(update)하기 위해 사용될 수 있는 펄스 들 사이의 위상 변화율(phase rate)을 제공한다. 다시 말해, 위상 또는 거리 예측 오류는 모든 펄스에 대해 보정되기 때문에 표적 추적 중에 누적되지 않는다.

상기 각도 θ는, 예를 들어, 도 1의 초기화 프로세서(40)에 의해 초기화 프로세스가 수행된 이후로 위치를 계속 유지하는 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 경로들 사이의 전체 위상 변화의 절대값에 해당함을 이해할 수 있을 것이다. 표적(예를 들어, 도 1의 12)이 이동함에 따라, 관측 지오메트리(observation geometry)는 변화하고, 상기 각도(θ)는 상기 지오메트리에 따라 변화한다. 특정 시간에, 상기 복합 벡터들(C1, C2) 사이에 측정된 위상 θ는, 송신상 가간섭을 성공적으로 수행하기 위해, 차회 송신 펄스(Tx1)에 적용될 위상 조정값을 예측하는 데 사용될 수 있다. 또한, 상기 각도 θ는 초기화 이후 위상 변화의 절대값이므로, 초기화 이후 거리 지연 변화의 절대값으로 직접 변환(삼백 육십도분의 일 파장)할 수 있으며 차회 예측 펄스(Tx1)에 대한 거리 상쇄치를 갱신하는 데 사용될 수 있다.

위에서 설명된 기법은 상기 언급한 송신상 가간섭을 제공하며, 상기 두 복합 벡터들(C1,C2)은 연관된 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들의 가간섭적 합산과 실질적으로 동일하게 된다. 이로부터, 상기 언급한 "수신상 가간섭(cohering on receive)"을 수행하기 위하여, 상기 복합 벡터들(C1, C2) 사이의 부가적인 위상 회전각(θ)을 측정하고 적용하여 상기 두 레이더의 두 복합 벡터들(C1, C2)이 가간섭적으로 결합(예를 들어, 합산)될 수 있다.

송신상 가간섭은, 일단 펄스가 수신되면 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들 사이의 위상은 다른 프로세싱에 의해서 바뀔 수 없기 때문에, 상기 페어 레 이더의 송신 위상에 대해 예측된 조정치를 이용하여 실시간으로 수행되어야 한다. 반면에, 수신상 가간섭은, 복합 벡터들(C1, C2)이 독립된 레이더들에서 개별적으로 활용될 수 있기 때문에, 펄스가 수신된 후에 수행될 수 있다. 상기 복합 신호들(C1, C2)이 개별적으로 활용될 수 있기 때문에, 복합 신호들(C1, C2) 사이의 위상각(θ)이 측정될 수 있다. 상기 측정치는 페어 레이더의 차회 송신 펄스에 사용될 위상 상쇄치에 대한 예측을 향상시키는 데 사용될 수 있다(만약 직전의 예측이 완벽하다면, 이로부터 기인하는 복합 벡터들간에 측정된 위상각은 예측한 값과 정확히 동일할 것이다). 또한, 상기 측정된 복합 신호들(C1, C2) 사이의 위상각(θ)은 이들 벡터들을 결합할 때 사용하는 위상 회전각(phase rotation)을 직접적으로 제공하므로, 이들 벡터들이 합산되어 영(zero) 위상을 갖고 수신상 가간섭을 수행할 수 있게 한다.

도 2b 내지 도 2d의 벡터 다이어그램은, 역시 벡터 다이어그램이지만 더 상세하게 나타낸 아래의 도 8 내지 도 8c를 통한 논의로부터 더 상세히 이해될 것이다.

도 3을 참조하면, 레이더 시스템(200)은 페어 레이더 시스템(201)을 포함하고, 페어 레이더 시스템(201)은 페어 레이더 안테나(202), 제1 송/수신기(204), 제1 탐색 프로세서(220) 및 제1 추적 프로세서(224)를 포함한다. 또한, 상기 레이더 시스템(200)은, 레퍼런스 레이더 시스템(269)을 포함하고, 레퍼런스 레이더 시스템(269)은 레퍼런스 레이더 안테나(270), 제2 송/수신기(272), 제2 탐색 프로세서(226) 및 제2 추적 프로세서(230)를 포함한다. 제1 및 제2 추적 프로세 서(224,230)는 표적(미도시)과 연관된 표적 추적경로들(target tracks)을 생성한다.

상기 레이더 시스템(200)은 제1 및 제2 추적 프로세서(224, 230)에 의해 각각 제공되는 표적 추적경로들을 결합시키기 위한 결합(association) 프로세서(210), 위상 및 거리 교정값들(238a, 240a)을 제공하기 위한 교정(calibration) 프로세서(212), 및 위상 및 거리 초기화값들(250a, 252a)을 각각 제공하기 위한 초기화(initialization) 프로세서(214)를 포함한다. 상기 레이더 시스템(200)은 상기 초기화값들(250a, 252a), 상기 교정값들(238a, 240a) 및 아래에서 더 상세히 설명될 다른 조정들(adjustments)에 따라 페어 레이더 안테나(202)에 의해 송신된 신호를 조정하여 상기 설명된 "송신상 가간섭"을 제공하기 위한 가간섭성 유지(coherence maintenance) 프로세서(216)를 더 포함한다. 또한, 상기 가간섭성 유지 프로세서는 레퍼런스 레이더 안테나(270)에 의해 수신되는 제1 복합 신호(272a)와 페어 레이더 안테나(202)에 의해 수신되는 제2 복합 신호(204a)를 가간섭적으로 합산하여 상기 설명된 "수신상 가간섭"에 따른 최종 신호(268)를 제공한다.

상기 교정 프로세서(212)는 위상 교정 프로세서(238)와 거리 교정 프로세서(240)를 포함한다. 동작 시, 위상 교정 프로세서(238)는 페어 레이더 시스템(201) 및 레퍼런스 레이더 시스템(269) 사이의 내부 위상차에 대응하는 위상 교정값(238a)을 인식한다. 거리 교정 프로세서(240)는 페어 레이더 시스템(201) 및 레퍼런스 레이더 시스템(269) 사이의 내부 거리 차이에 대응하는 거리 교정값(240a)을 인식한다. 상기 위상 교정값(238a) 및 거리 교정값(240a)은 도 5 및 도 5a와 함께 아래에서 더 자세히 논의될 것이다. 하지만, 여기서는 상기 위상 교정값(238a) 및 거리 교정값(240a)은 레이더 시스템들(201, 269)이 동일한 표적을 추적할 때 페어 레이더 시스템(201) 및 레퍼런스 레이더 시스템(269) 사이에 측정되는 거리 및 위상차들에 대응한다고만 언급해 둔다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제1 및 제2 바이스태틱 귀환파들(도 2의 B1, B2)은 상기 위상 및 거리 교정값들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 제1 및 제2 바이스태틱 귀환파들(B1, B2)을 사용하면, 위상 및 거리 교정값들(238a, 240a)은 추적되는 표적의 이동에 상대적으로 영향을 안받는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 사실은, 교정동안에 상기 두 레이더들이 실질적으로 동일한 순간에 바이스태틱 경로를 측정하기 때문이다.

초기화 프로세서(214)는 위상 예측 프로세서(250)와 거리 예측 프로세서(252)를 포함한다. 동작 시, 상기 위상 예측 프로세서(250)는 페어 레이더 시스템(201)과 레퍼런스 레이더 시스템(269) 간 차회-펄스 예측 위상차(next-pulse predicted phase difference)에 대응하는 위상 초기화값(250a)을 제공한다. 상기 거리 예측 프로세서(252)는 페어 레이더 시스템(201)와 레퍼런스 레이더 시스템(269) 간 차회-펄스 예측 거리차(next-pulse predicted range difference)에 대응하는 거리 초기화값(252a)을 제공한다. 위상 초기화값(250a) 및 거리 초기화값(252a)은 도 7 및 도 7a와 함께 아래에서 더 자세히 논의될 것이다. 하지만, 여기서는 상기 위상 초기화값(250a) 및 거리 초기화값(252a)은 레이더 시스템들이 동일한 표적을 추적할 때 페어 레이더 시스템(201) 및 레퍼런스 레이더 시스템(269) 사이에 예측되는 거리 및 위상차들에 대응한다고만 언급해 둔다.

상기 표적은 움직이는 표적일 수 있고, 상기 위상 초기화값(250a) 및 거리 초기화값(252a)은 직전의 표적 위치로부터 이동한 새로운 표적 위치에서 예측되는 거리 및 위상에 대응함을 이해할 수 있을 것이다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들(도 2의 M1, B1, M2, B2)은 상기 위상 및 거리 교정값들을 생성하는 데 사용될 수 있다.

가간섭성 유지 프로세서(216)는 측정 프로세서(260), 위상 변화율 필터(262), 복합 신호 위상/거리 예측 프로세서(258) 및 합산(summation) 프로세서(264)를 포함한다. 동작 시, 복합 신호 위상/거리 예측 프로세서(258)는 레퍼런스 레이더 안테나(270) 및 페어 레이더 안테나(202)로부터 송신되는 송신상 가간섭되는(예를 들어, 도 2a 참조) 제1 송신 펄스들을 생성하기 위해 상기 위상 초기화값(250a) 및 거리 초기화값(252a)(일 실시예에 의하면, 위상 교정값(238a) 및 거리 교정값(240a))을 수신한다. 복합 신호 위상/거리 예측 프로세서(258)는 후속하는 송신 펄스들을 생성하는 데 사용되는 새로운 위상/거리 예측치들을 생성한다. 측정 프로세서(260)는 복합 신호들(예를 들어, 도 2b의 C1, C2 참조)을 수신하고, 상기 복합 신호들 간의 상대 위상을 측정하여 위상 변화율 필터(262)를 갱신시킨다. 상기 위상 변화율 필터(262)는, 복합 신호 위상/거리 예측 프로세서(258)와 함께, 위에서 언급된 후속 송신 펄스들을 생성하는 데 사용되는 새로운 위상/거리 예측치를 생성한다. 합산 프로세서(264)는 상기 복합 신호들을 일반적으로 위상에 대해 합산한다(즉, 수신상 가간섭된다).

위상 변화율 필터(262)는 상기 표적이 이동함에 따라 상기 복합 신호들 사이, 그리고 이로 인한 모노스태틱과 바이스태틱 반사파들 사이의 위상(θ)이 변화하는 변화율(rate)을 산정한다. 이 변화율은 페어 레이더 시스템(201)에서 송신되는 차회 송신 펄스에 적용될 위상 보정치를 예측하는 데 사용되어, 양 레이더에서의 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들이 수신과 동시에 위상에 대해 합산될 수 있도록 한다(즉, 상기 귀환파들이 송신상 가간섭되도록 한다). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 위상 변화율 필터는 단일 파라미터 페이딩 메모리 필터(single parameter fading memory filter)(때로는 알파 필터라고 함)이다. 이러한 타입의 필터에 대한 방정식(equation)은 다음과 같다.

dθ/dt(n+1)=α[dθ/dt(n)]+(1-α)(Δθ/Δt), 여기서

n= 송신 펄스 수

dθ/dt(n+1)= 차회 송신 펄스의 위상을 계산하기 위해 사용되는 위상

변화율(phase rate),

α= 0 과 1 사이의 상수,

dθ/dt(n)= 지난 송신 펄스의 위상을 계산하기 위해 사용되었던 위상

변화율,

Δθ=θ(n)-θ(n-1)=지난 두 펄스들 사이의 복합 귀환파들간

위상각(θ)의 변화, 및

Δt= 지난 두 송신 펄스들 사이의 시간

상기 상수 α는, 예상되는 위상 변화율이 가장 최근의 측정치(최근 변화들에 가장 민감하나 노이즈에 의해 혼선되기 쉬운 약점을 가지고 있는 측정치)에 의해 얼마나 많은 영향을 받는지 여부 및 상기 예상 위상 변화율이 이전 측정치들(노이즈에 의한 영향은 적게 받으나 최근 변화에는 다소 둔감한 측정치들) 전부에 대하여 간략하게 산정된 산정치에 의해 얼마나 많은 영향을 받는지 여부를 결정한다는 것을 알 수 있을 것이다.

향상된 성능은, 표적의 타입, 표적의 속도, 측정 지오메트리, 펄스의 반복율 및 SNR들에 대비한 대단히 복잡한 필터들을 사용하여 얻어진다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 SNR 및 위상의 시간에 대한 미분계수들(derivatives)의 크기가 충분히 클 경우에는 위상의 시간에 대한 더 큰 미분계수들을 계산하고 이용하는 필터가 위에서 언급한 알파 필터 대신에 사용될 수 있다. 다른 예를 들면, 관심 대상인 표적이 특히 인공위성이거나 탄도 미사일인 경우에는, 중력의 영향을 받으며 이동하는 표적에 대한 운동 방정식을 결부시킨 칼만 필터(Kalman filter)가 상기 알파 필터 대신에 사용될 수 있다.

위상 변화율 필터(262)의 출력은 페어 레이더 시스템(201)에 의해 생성되는 차회 송신 펄스를 위해 사용될 레이더 간의 위상 및 거리 상쇄치를 예상하기 위해 복합 신호 위상/거리 예측 프로세서(258)에 의해서 사용된다. 예상 위상 상쇄치(predicted phase offset)는 다음과 같다.

θ(n+1)=θ(n)+[dθ/dt(n+1)]Δt

상기 예상 거리 상쇄치는 다음과 같다.

ΔR(n+1)=[θ(n+1)/360]λ, 여기서

λ는 레이더 파장이고,

θ는 도(degree)로 나타낸 복합 귀환파들 사이에 측정된 각도이다.

상기 각도 θ가 상기 가간섭 초기화 처리(coherent initialization process)가 개시된 이래 누적된 레이더 간 절대 위상차임을 주의하는 것이 중요하다.

현대 레이더는 용용 분야나 기능에 가장 적합하도록 파형의 중심 주파수 및 파형의 대역폭이 펄스마다 변경되는 것을 허용함을 알 것이다. 레이더 시스템(200)에서, 상기 기능들은, 예를 들어, 탐색 프로세서(206)와 관련된 탐색 기능, 추적 프로세서(208)와 관련된 추적 기능, 교정 프로세서(212)와 관련된 교정 기능, 초기화 프로세서(214)와 관련된 초기화 기능, 가간섭성 유지 프로세서(216)와 관련된 가간섭성 유지 기능 및 관련된 프로세서가 도시되지는 않았으나 표적 인식 기능을 포함한다.

일반적으로, 파형의 대역폭이 넓어지면 식별 거리(range resolution)가 더 개선된다는 것을 이해할 것이다. 일 실시예에 따르면, 협대역(narrowband, NB) 펄스의 거리 한도(range extent)는 표적 한도(거리 영역에서)에 비하여 크고, 중간 대역(midium band, MB) 펄스의 거리 한도는 표적 한도와 거의 일치하며, 광대역(wideband, WB) 펄스의 거리 한도는 상기 표적 한도에 비하여 작다. 블록 218 및 블록 228은 협대역(NB) 펄스가 탐색 기능에 사용될 수 있음을 나타낸다(즉, 탐색 범위를 담당하는 데 필요한 거리 셀들(range cells)의 수를 최소화하여, 신호 처리 부담 및 허위 경보 비율을 최소화하기 위해서). 상기 블록 218 및 블록 228은, 또한, 페어 및 레퍼런스 레이더 시스템(201, 269) 각각이 상기 탐색 기능을 위해 서 로 다른 중심 주파수(f1, f2)에서 작동되는 것을 나타낸다(즉, 같이 배치된 레이더들로부터 발생된 탐색 펄스들이 상호 간섭을 일으키지 않고 동시에 송신되도록 하기 위해서). 블록 222 및 블록 232는 중간대역(MB) 펄스가 추적 기능에 사용될 수 있음을 나타내며 (즉, 거리 영역에서 추적 측정 정확성을 향상시키기 위해서), 추적은 상기 탐색 기능을 위해 사용된 그대로의 동일한 중심 주파수(f1, f2)를 사용하여 수행될 수 있음을 나타낸다(탐색으로부터 추적으로의 핸드오버(handover)를 단순화함). 블록 212 및 블록 242는 페어 및 레퍼런스 레이더 시스템(201, 269) 각각이 동일한 중심 주파수(f0)를 갖는 광대역(WB) 펄스를 사용하여 교정될 수 있음을 나타낸다(즉, 위상 또는 시간 지연의 장비별 차이를 소거하기 위해서). 충분히 짧은 지속시간을 갖는 광대역 펄스들은 상기 교정 기능에 사용되어, 페어 및 레퍼런스 레이더 시스템(201, 269) 각각에서의 바이스태틱 귀환파들이 모노스태틱 귀한파들로부터 시간 영역에서 분리되어 상기 모노스태틱 귀한파들에 의한 혼선(contamination)없이 검사될 수 있도록 한다(예를들면, 도 2 참조). 블록 248 및 블록 264는 상기 초기화 기능 역시 상기 두 레이더 시스템(201, 269) 각각으로부터 발생된 동일한 중심 주파수(f0)를 갖는 광대역(WB) 펄스들을 사용할 수 있음을 나타낸다. 블록 256 및 블록 266은 상기 가간섭 유지 기능 역시 상기 두 레이더 시스템(201, 269) 각각으로부터 발생된 동일한 중심 주파수(f0)를 갖는 광대역(WB) 펄스들을 사용할 수 있음을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 레이더 시스템(200)은 표적 인식(도시되지 않음)에 대해서는 최종적으로 조합되는 광대역(WB) 펄스만 사용할 수 있다. 상기 탐색 및 추적 기능의 경우에는 표적에 대한 가장 큰 산란체(scatterer)가 검출 가능할 것만 요구된다. 그러나, 표적 인식의 경우에는 큰 산란체 및 작은 산란체가 모두 검출될 것이 요구되므로 부가적인 SNR이 필요하다. 다만, 여기서 설명되는 시스템 및 방법들은 위에서 언급한 어떠한 레이더 파형 및 기능들(예를 들어, 추적을 위해 사용되는 MB 파형)에도 역시 응용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기 레이더 시스템(200)에서, 교정 프로세서(212)에 의해 교정 기능이 수행되고 초기화 프로세서(214)에 의해 초기화 기능이 수행된 후에, 본 발명에 의해 제공되는 가간섭적 합산 기법 및 장치 없이 표적 인식 기능을 수행하는 데 사용되었던 표적 추적의 잔여 기간동안 동일한 중심 주파수를 갖는 동일한 형태의 광대역 펄스들이 가간섭성 유지 프로세서(216)에 의해 수행되는 가간섭성 유지 기능에 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 다시 말해서, 상기 추적 동안에 가간섭적 신호 합산을 유지하기 위해 부가적인 레이더 자원이 사용될 필요가 없다.

도 4 내지 도 4d는 컴퓨터로 처리되는 레이더 시스템, 예를 들어, 상기 레이더 시스템(도 1의 10)에서 시행될 수 있는 아래에서 고찰할 기술에 대응하는 플로우차트를 나타냄을 알 수 있을 것이다. 여기서 "프로세싱 블록(processing blocks)"으로 일컬어지는 사각형 구성요소(도 4에서 구성요소 302로 대표되는)는 컴퓨터 소프트웨어 명령어이거나 명령어들의 그룹을 나타낸다. 여기서 "결정 블록(decision blocks)"으로 일컬어지는 다이아몬드 모양의 구성요소(도 4d에서 구성요소 510으로 대표되는)는 상기 프로세싱 블록에 의해 나타낸 컴퓨터 소프트웨어 명령어의 실행에 영향을 주는 컴퓨터 소프트웨어 명령어이거나 명령어들의 그룹을 나타낸다. 본 명세서에는 복수의 프로세서들이 설명되고 있으나, 비용 및 공정 요구에 따라, 하나 이상의 프로세서들이 하나의 프로세서에 통합될 수 있고 이 프로세서를 작동시키기는 데 필요한 컴퓨터 명령어가 그에 맞게 포함될 수 있다.

이와 달리, 상기 프로세싱 블록 및 결정 블록은 디지털 신호 처리 회로 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)와 같은 기능적으로 등가인 회로에 의해 수행되는 단계를 나타낼 수도 있다. 상기 플로우 다이어그램은 어떤 특정한 프로그래밍 언어의 신택스를 서술하는 것은 아니다. 대신에, 상기 플로우 다이어그램은 본 기술의 당업자가 회로를 구성하거나 특정 장치에 필요한 프로세싱을 수행하기 위한 컴퓨터 소프트웨어를 생성하기 위한 기능적인 정보를 설명한다. 루프 및 변수들의 초기화와 같은 많은 루틴(routine) 프로그램 요소들 및 임시 변수들의 사용에 대해서는 나타내지 않았음에 주의해야 한다. 본 기술의 당업자는 여기에 나타내지 않았다고 하더라도 묘사된 블록들의 특정 순서는 한 예에 불과하며 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고 변경 가능함을 알 수 있을 것이다.

도 4 내지 4d에 나타낸 프로세스들은 아래의 도 5 내지 도8c와 함께 그림으로도 설명될 것이다.

도 4를 참조하면, 레이더의 가간섭을 위한 프로세스 300은, 다수의 레이더들로부터 레퍼런스 레이더 및 페어 레이더를 선택하는 블록 302에서 시작된다. 여기서 기술되는 프로세스는 오로지 하나의 페어 레이더에 대해 설명하고 있으나, 동일한 기술을 사용하여 상기 레퍼런스 레이더와 연관되는 어떠한 개수의 페어 레이더 든지 처리될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

블록 304에서는, 상기 페어 레이더 및 상기 레퍼런스 레이더는 하나 이상의 표적을 인식하기 위해 탐색을 수행하고, 블록 306에서, 상기 페어 레이더 및 상기 레퍼런스 레이더는 상기 하나 이상의 표적과 연관된 하나 이상의 표적 추적경로들을 생성한다. 예를 들어, 상기 탐색은 도 1의 탐색 프로세서들(20, 30)에 의해 수행될 수 있고, 상기 추적은 도 1의 추적 프로세서들(22, 32)에 의해 수행될 수 있다. 표적 추적경로는, 예를 들어, 표적까지의 거리, 상기 표적까지의 고각(elevation angle) 및 상기 표적까지의 방위각(azimuth angle)을 갖는 각각의 시간 영역의 포인트들을 포함하는 것으로 알려져 있다. 상기 표적은 시간에 따라 이동될 수 있다.

블록 308에서는, 상기 페어 레이더로부터 생성된 표적 추적경로 및 상기 레퍼런스 레이더로부터 생성된 표적 추적경로는 결합된다. 이러한 설계에 따르면, 상기 결합(association)은 동일한 표적에 대응하는 추적경로들이 함께 그룹화 되도록 한다. 상기 표적 추적경로들은 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더로부터 생성된 모노스태틱 표적 추적경로 및 바이스태틱 표적 추적경로 모두를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 도 2의 표적 반사파들(M1, B1, M2, B2)이 동일한 표적으로부터 귀환한 귀환파로 인식될 수 있다. 상기 결합은, 예를 들어, 도 1의 결합 프로세서(36) 또는 도 3의 결합 프로세서(210)에 의해 수행될 수 있다.

블록 310에서는, 위상 교정값과 거리 교정값을 포함하는 교정값들이 측정된다. 예를 들면, 상기 교정값들은 도 1의 교정 프로세서(38) 또는 도 3의 교정 프로 세서(212)에 의해 측정될 수 있고, 예를 들면, 도 3의 교정값들(238a, 240a)에 해당할 수 있다. 블록 310의 프로세스는 도 4a를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

블록 312에서, 상기 교정값들은 레퍼런스 레이더 및 페어 레이더 중의 하나 또는 둘 다에 적용된다.

블록 314에서는, 위상 초기화값 및 거리 초기화값을 포함하는 초기화값들이 생성된다. 상기 초기화값들은, 예를 들어, 도 1의 초기화 프로세서(40) 또는 도 3의 초기화 프로세서(214)에 의해 생성될 수 있고, 예를 들어, 도 4의 초기화값들(250a, 252a)에 해당할 수 있다. 블록 314의 프로세스는 도 4b 및 도 4c와 함께 더 설명될 것이다.

블록 316에서, 조정된 신호들은 상기 교정값들 및 초기화값들에 따라 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 송신된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 조정된 신호들이 페어 레이더에 의해 송신되고, 상기 레퍼런스 레이더는 조정되지 않은 신호들을 송신할 수도 있다. 상기 조정된 신호들은 시간 지연 및 위상에 대하여 복합 신호들, 즉, 복합 벡터들(도 2d의 C1, C2)을 얻기 위해 조정된다.

블록 318에서, 상기 복합 신호들은 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 수신된다. 상기 복합 신호들은, 예를 들어, 상기 복합 벡터들(도 2d의 C1, C2)에 해당할 수 있다. 블록 318에서 수신된 상기 신호들은 상기 가간섭성 유지 프로세서(도 1의 42 또는 도 3의 216)에 의해 사용되는 제1 신호 쌍에만 대응될 수 있다.

블록 320에서, 블록 318에서 수신된 상기 복합 신호들은 수신상 가간섭, 즉, 위상이 변이되고 합산된다. 상기 합산은, 예를 들어, 상기 합산 프로세서(도 3의 264)에 의해 수행될 수 있다. 후속하여 수신되는 복합 신호들 역시 수신상 가간섭된다. 블록 320의 프로세스는 도 4d와 함께 더 설명될 것이다.

도 4a를 참조하면, 위에서 언급한 교정값들을 생성하기 위한 프로세스 350은, 레퍼런스 레이더에 대하여 페어 레이더에 의해 송신된 신호들 사이의 시간 지연에 대응하여 소정의 상대 시간 지연이 설정되는 블록 352에서 시작된다. 블록 354에서는, 페어 레이더의 송신 펄스와 레퍼런스 레이더의 송신 펄스 사이의 상대 위상차는 영으로 설정된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 블록 352에서는, 상기 소정의 상대 시간 지연은 적어도 레이더 에너지가 페어 레이더로부터 레퍼런스 레이더로 전해지는 데 필요한 시간 지연만큼의 크기를 갖는다. 이러한 설계에 따르면, 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 레이더 펄스들이 표적에 송신될 때, 예를 들어, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 어떠한 레이더에서도 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들이 시간 영역에서 오버랩되는 것이 불가능하다. 교정 동안에 각 레이더에서의 바이스태틱 귀환파들을 상기 모노스태틱 귀환파들과 구별하여 별도로 인식하고 비교할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

위에서 설명한 바와 같이, 상기 바이스태틱 귀환파들은 어떤 순간적인 시간에서도 정확히 동일한 경로 길이(path length)를 갖는다. 따라서, 만약 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더로부터 펄스들이 정확히 동시에 송신되면(일반적으로는 그렇지 못하다) 상기 바이스태틱 귀환파들은 각 레이더에서 정확히 동일한 시간 지 연을 가지고, 즉, 동시에 수신될 것이다. 블록 352의 소정의 시간 지연을 알고 있기 때문에, 이를 상기 수신된 바이스태틱 귀환파의 상대 시간 지연에서 차감하고 나면, 남은 시간 지연이 상기 두 레이더와 연관된 내부 시간 지연 차이에 해당한다. 송신 펄스들 사이의 시간 간격동안 바이스태틱 경로 길이의 변화에 대한 부수적인 교정치는, 아래에서 더 명확하게 설명되는 바와 같이, 상기 표적 추적경로로부터 입수한 거리 변화율(range rate) 정보에 따라 결정될 수 있다. 유사하게, 상기 수신된 바이스태틱 표적 반사파에서 남은 위상차가 상기 두 레이더와 연관된 내부 시간 위상차에 해당한다.

위에서 언급한 시간 지연차 및 위상차는 상기 두 레이더내의 전자적 응답의 차이 등을 포함하는 다양한 인자들과 연관될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

또한, 위상차 단독으로는 360도마다 애매하게 해석될 여지가 있기 때문에 아래에서 더 설명되는 바와 같이 거리 및 위상의 교정이 함께 교정될 필요가 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 레이더들 간의 위상차만 측정하여 위상차가 영(zero)으로 측정되면, 레이더들 간의 거리차(range difference)가 역시 영인지 아니면 파장의 정수배에 해당하는지 결정할 방법이 없다. 레이더들 간의 거리차와 위상차를 독립적으로 측정하면 교정의 모호함을 피할 수 있다.

블록 356에서는, 소정의 상대 시간 지연 및 영 위상차를 갖는 하나 이상의 펄스들이 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 송신되고, 블록 358에서는 각 레이더가 바이스태틱 표적 반사파들을 수신한다.

블록 360에서는, 두 레이더에서의 바이스태틱 귀환파들 사이의 상기 위상차 에 기반하여, 위상 교정값이 인식된다. 유사하게, 블록 362에서는, 상기 바이스태틱 귀환파들 사이의 상기 시간 지연차에 기반하여, 거리 교정값이 인식된다.

블록 352에서의 소정의 시간 지연이 블록 356에서의 페어 레이더에서 송신된 펄스들에 적용되어도, 상기 소정의 시간 지연은 상기 표적 반사파들이 수신되는 즉시 측정된 시간 지연으로부터 차감될 수 있음은 명백하다. 위에서 설명한 바와 같이, 블록 352에서 선택되고 블록 356에서 적용된 상기 소정의 시간 지연은, 예를 들어, 도 2a에서 나타낸 것과 같은 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들의 오버랩을 발생시키지 않는다.

도 4b를 참조하면, 위에서 언급한 위상 초기화값 및 거리 초기화값을 생성하기 위한 프로세스 400은, 페어 레이더 송신 펄스를 레퍼런스 레이더의 송신 펄스로부터 지연시켜서 소정의 시간 지연이 선택되도록 하는 블록 402에서 시작된다. 상기 소정의 시간 지연은 도 4a의 블록 352와 함께 위에서 설명된 바와 동일한 방법 및 동일한 이유로 선택된다.

블록 404에서는, 페어 레이더의 송신 펄스와 레퍼런스 레이더의 송신 펄스 사이의 상대 위상차는 영으로 지정된다.

블록 406에서는, 둘 이상의 초기화 신호들, 즉, 송신 펄스들이 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더로부터 송신되고, 블록 408에서는, 대응하는 표적 반사파들이 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 수신된다. 상기 수신된 표적 반사파들은, 예를 들어 도 2에 나타낸 M1, B1, M2 및 B2로 기술된 것들과 유사할 수 있다. 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들은 여전히, 예를 들어, 도 2a 에서 나타낸 방식과 같이 오버랩되지는 않는다.

블록 410에서는, 상기 수신된 표적 반사파들로부터 위상 초기화 상관관계(phase initialization relationship)는 생성되거나, 각 레이더에서 수신된 모노스태틱 표적 반사파와 바이스태틱 표적 반사파 사이의 위상차에 대응하여 갱신된다. 상기 페어 레이더에 의해 수신된 각기 한 쌍의 수신 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상차는 상기 위상 초기화 상관관계에 새로운 데이터 포인트를 제공하는 데 사용된다. 또한, 상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 각기 한 쌍의 수신 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상차는 상기 위상 초기화 상관관계에 또 다른 새로운 데이터 포인트를 제공하는 데 사용된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위상 초기화 상관관계는 상기 위상차 데이터 포인트들 사이의 최소 자승 선형 적합도(least squares linear fit)를 생성함으로써 형성되는 위상 변화율 상관관계(phase rate relationship)이다. 하지만, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 최소 자승 선형 적합도와는 다른 수학적 상관관계가 사용될 수 있다. 위상 초기화 상관관계는 도 7과 함께 아래에서 더 설명될 것이다.

초기화 프로세서에 사용되는 상기 펄스 진동수(pulse rate)는, 레이더들 사이의 위상 변화율이 모호하지 않게 측정될 수 있도록 하기 위해, 상기 두 레이더의 복합 벡터들 사이의 위상이 +/-180도 미만으로 변화될 정도로 충분히 커야 한다. 이로 인해, 상기 펄스 진동수가 감소되더라도 (레이더 자원을 절약하기 위해) 초기화 프로세스가 완료된 후에 펄스들 사이의 시간동안의 위상 변화가 모호하지 않게 측정될 수 있고, 나아가 상기 측정된 위상 변화율이 직접 거리 변화율로 변환될 수 있다(이로서 거리 정렬(range alignment)을 유지할 수 있으며, 일단 모노스태틱 및 바이스태틱 성분들이 거리 영역에서 오버랩되면 더 이상 따로따로 측정되지 않는다).

유사하게, 블록 412에서는, 거리 초기화 상관관계가 생성되거나, 각 레이더에서 수신된 모노스태틱 표적 반사파 및 바이스태틱 표적 반사파 사이의 거리차에 대응하여 갱신된다.

상기 페어 레이더에 의해 수신된 각기 한 쌍의 수신 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 거리(시간 지연)차는 상기 거리 초기화 상관관계에 새로운 데이터 포인트를 제공하는 데 사용된다. 또한, 상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 각기 한 쌍의 수신 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 거리(시간 지연)차는 상기 거리 초기화 상관관계에 다른 새로운 데이터 포인트를 제공하는 데 사용된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 거리 초기화 상관관계는 상기 거리(시간 지연)차 데이터 포인트들에 관한 최소 자승 선형 적합도를 작성하여 형성되는 거리 변화율 상관관계(range rate relationship)이다. 하지만, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 최소 자승 선형 적합도와는 다른 수학적 상관관계가 사용될 수 있다. 위상 초기화 상관관계는 도 7a와 함께 아래에서 더 설명될 것이다.

블록 402의 소정의 시간 지연이 블록 406의 페어 레이더에서 송신된 펄스들에 적용되어도, 상기 소정의 시간 지연은 상기 표적 반사파들이 수신되는 즉시 측 정된 시간 지연으로부터 차감될 수 있음은 명백하다. 또한, 블록 402에서 선택되고 블록 406에서 적용된 상기 소정의 시간 지연은, 예를 들어, 도 2a에서 나타낸 것과 같은 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들의 오버랩을 발생시키지 않는다.

도 4c를 참조하면, 프로세스 450은 상기 도 4b의 프로세스 400을 속행한다. 블록 452에서, 위상 초기화값은 상기 위상 초기화 상관관계로부터 예측된다. 상기 예측치는 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 송신될 차회 한 쌍의 펄스들에 근거하여 각 레이더에 수신되는 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 예상되는 위상에 해당한다. 상기 예측되는 위상은, 부분적으로, 표적의 이동과 연관되어 있음을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위상 초기화값은 위에서 언급한 위상 데이터 포인터들(도 4b의 블록 410) 사이의 최소 자승 선형 상관관계를 이용하여 상기 시간영역 라인 상에서 차회에 수신될 표적 반사파 쌍을 찾아내는 방법을 사용하여 예측된다. 상기 최소 자승 적합도 위상 초기화 상관관계(least square fit phase initialization relationship) 및 예측치는 아래의 도 7과 함께 그림으로 설명될 것이다.

블록 454에서, 거리(시간 지연) 초기화값은 상기 거리 초기화 상관관계로부터 예측된다. 상기 예측치는 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 송신될 차회 펄스들의 쌍에 반영되는 각 레이더에 수신되는 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 예상되는 거리(시간 지연)에 해당한다. 상기 예측되는 거리는, 부분적으로, 표적의 이동과 연관되어 있음을 알 수 있을 것이다.

특정한 일 실시예에서는, 상기 거리 초기화값은 위에서 언급한 거리 데이터 포인터들(도 4b의 블록 412) 사이의 최소 자승 선형 상관관계를 이용하여 상기 시간영역 라인상에서 차회에 수신될 표적 반사파 쌍을 찾아내는 방법을 사용하여 예측된다. 상기 최소 자승 적합도 거리(시간 지연) 초기화 상관관계 및 예측치는 아래의 도 7a와 함께 그림으로 설명될 것이다.

블록 456에서, 상기 예측된 위상 초기화값은 페어 레이더에 의해 송신될 차회 송신 펄스의 위상을 조정하는 데 사용되고, 블록 458에서, 상기 예측된 거리(시간 지연) 초기화값은 페어 레이더에 의해 송신될 차회 송신 펄스의 거리(시간 지연)을 조정하는 데 사용된다. 한편, 도 4b의 블록 402에서 적용된 소정의 시간 지연은 제거된다.

블록 460에서, 제1 가간섭 신호들(cohered signals), 즉, 송신 펄스들이 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 송신된다. 이러한 가간섭 신호들은 송신상으로만 가간섭된다. 앞선 블록에서 수신된 표적 반사파들은 도 2에 나타낸 표적 반사파들로 대표되는 반사파들을 제공하는 반면, 블록 460의 송신된 가간섭 신호들은 도 2a의 표적 반사파들로 대표되는 반사파들을 제공하며, 이를 위해, 각 레이더에서의 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들은 시간 영역에서 오버랩되어 도 2c의 복합 벡터들(C1, C2)로 대표되는 복합 신호들을 제공한다.

도 4d를 참조하면, 프로세스 500은, 후속하는 송신 펄스를 제외하고, 도 4c의 블록 460에서 제공된 송신 가간섭성(송신상 가간섭)을 유지한다. 또한, 프로세서 600은 수신된 복합 신호들을 위상 영역에서 합산하여 수신상 가간섭성을 제공한 다.

프로세스 500은 도 4c의 블록 460에서의 신호 송신과 연관된 복합 표적 반사파들 사이의 위상차를 수신하고 측정하는 블록 502에서 시작된다. 상기 수신된 표적 반사파들은, 예를 들어, 도 2c에 나타낸 바와 같은 복합 신호들이며, 이를 위해 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 귀환파들은 동일한 신호 주파수를 가지고(도 3 참조) 동시에 발생된다.

블록 504에서, 페어 레이더에서 수신된 복합 신호들은 레퍼런스 레이더에서 수신된 복합 신호들과 위상 영역에서 비교된다. 도 2d와 함께 위에서 설명된 바와 같이, 페어 레이더의 위상이 변경될 때 복합 신호들 사이의 위상차는 일정하게 유지되지만, 상기 위상차는 표적의 이동에 반응하여 (또는 시스템 노이즈에 반응하여) 변경될 수 있다.

만약 도 4c의 블록 460에서 송신된 레이더 신호들에 적용된 거리 및 위상 초기화값이 완벽하게 예측된다면, 상기 두 복합 표적 반사파들 사이의 위상각이 정확하게 상기 위상 예측치와 동일하게 됨을 예상할 수 있다. 그러나, 도 4c의 블록 460에서 송신된 레이더 신호들에 적용된 거리 및 위상 초기화값, 특히 위상 예측값은 필연적으로 완벽한 예측치가 아니다(측정 노이즈 및 예상치 못한 표적 이동 때문에). 이에 따라, 상기 복합 신호들 사이의 잔류 위상 오차는 위상 초기화값에서의 오차에 대응한다. 상기 잔류 오차는 블록 504에서, 예를 들어, 도 3의 측정 프로세서(260)에 의해 결정된다.

블록 506에서, 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 수신된 복합 신호 들 사이의 잔류 위상 오차는 복합 신호 위상 상관관계(composite signal phase relationship)를 생성하거나 갱신하는 데 사용된다. 상기 복합 신호 위상 상관관계는 도 8a 및 8b와 함께 아래에서 더 자세히 설명될 것이다.

상기 복합 신호 위상 상관관계는, 예를 들어, 도 3의 위상 변화율 필터(262)에 의해 유지될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 위상 변화율 필터(262)는, 일반적으로 "알파" 필터라고 알려진 단일 파라미터 스무딩 필터(single parameter smoothing filter)(위에서 설명한 바 있음), 위상의 시간에 대한 보다 큰 미분 계수를 계산하는 다항식 필터(polynominal filter), 또는 표적의 이동 모델을 포함할 수 있는 칼만 필터등을 포함하는 다양한 필터들 중 하나 또는 그 이상의 필터들에 의해 구현된다.

블록 508에서, 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 수신된 복합 표적 반사파들 사이의 위상을 블록 502에서 측정된 바와 같이 알게 되면, 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 수신된 복합 표적 반사파들이, 위상 영역에서, 가간섭적으로 합산되어, 예를 들어, 도 3의 최종 신호(268)와 같은 최종 신호를 제공한다.

만약 결정 블록 510에서 상기 신호들이 최종 신호가 아니라면, 프로세스는 블록 512로 진행되어, 블록 508의 위상 상관관계를 사용하여, 페어 레이더에 의해 송신될 차회 펄스에서 페어 레이더의 조정과 관련하여 사용하기 위한 위상 (및 거리)에 대한 예측치를 예상한다. 상기 예측치는 여기서 "복합 위상값"이라고 지칭된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 예측치는 최근 펄스에서 측정된 위상 및 거리와 갱신된 위상 및 거리 변화율을 이용하여 선형 근사에 의해 구해진다. 그러 나, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 예측치는 도 3의 위상 변화율 필터(262)에 의해 생성된다. 갱신된 레이더들 간의 거리는 위상이 360도 변할 때마다 거리가 파장의 길이만큼 변한다는 사실을 이용하여 갱신된 위상으로부터 직접 계산될 수 있다.

블록 514에서, 상기 예측된 위상 (및 거리)은 상기 페어 레이더에 적용되고, 블록 516에서 차회 펄스쌍이 상기 두 레이더에 의해 송신되며, 여기서 상기 예측치는 페어 레이더에만 적용된다.

블록 518에서, 수신된 복합 표적 반사파들 사이의 위상차가 다시 측정된다. 블록 520에서 측정된 위상은 블록 512의 예측치와 비교되고, 블록 522에서, 상기 복합 신호 위상 상관관계는 갱신된다.

도 4d의 기법에 의해, 도 2d에서 그림으로 나타낸 바와 같이 송신상 가간섭성을 유지하기 위해, 페어 레이더에 의해 송신된 펄스들은 블록 522의 복합 신호 위상 상관관계에 의해 예측된 예측치에 따라 (즉, 위상 변화율 필터에 따라) 위상 (및 시간 지연)이 조정될 수 있다. 이는 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들의 가간섭적 위상 합산을 가능하게 하여, 신호 이득을 개선한다. 상기 가간섭된 신호들은 블록 508에서 합산되어, 더 많은 처리 이득을 획득할 수 있다.

도 5 내지 8c는 도 4 내지 4d에서 설명된 프로세스들을 그림 형태로 나타낸다.

도 5를 참조하면, 그래프는 도 4의 블록 310 및 도 4a의 교정 프로세스(350)를 그림으로 나타낸 것이다. 상기 그래프는 시간 단위의 가로축 및 도 1의 페어 레 이더(16)와 레퍼런스 레이더(26)에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상차에 해당하는 세로축을 갖는다. 점들은 연속하는 송신 레이더 펄스들에 대응하여 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상차(φ)의 연속적인 측정치에 해당한다. 도 2a와 함께 설명된 바와 같이, 상기 두 레이더가 내부 위상차를 갖지 않는다면, 상기 두 바이스태틱 귀환파는 위상 영역에서 일치됨을 예상할 수 있다. 그러나, 위상차(φ)는 상기 두 레이더에서의 바이스태틱 귀환파 사에에서 측정된다. 상기 위상차(φ)는 위에서 설명된 위상 교정값이다.

상기 위상 교정값은 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 송신된 하나의 송신 펄스에 의해 결정될 수 있다. 그러나, 나타낸 바와 같이 복수의 펄스들 및 대응하는 복수의 위상 측정 데이터 포인트들을 이용하여 위상 교정값의 정확성을 향상시킬 수 있다.

상기 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상은 표적이 이동하더라도 실질적으로 일정함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 상기 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상 측정치들은 이동하는 표적에도 적용될 수 있다.

도 5a를 참조하면, 그래프는 도 4의 블록 310 및 도 4a의 교정 프로세스(350)의 다른 측면들을 그림으로 나타낸 것이다. 상기 그래프는 시간 단위의 가로축 및 도 1의 페어 레이더(16)와 레퍼런스 레이더(26)에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 거리(시간 지연)차에 해당하는 세로축을 갖는다. 점들은 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 거리 차의 연속적인 측정치에 해당한다. 도 2a와 함께 설명된 바와 같이, 상기 두 레이더가 내부 거리(시간 지연)차를 갖지 않는다면, 상기 두 바이스태틱 귀환파는 거리 영역에서 일치됨을 예상할 수 있다. 그러나, 보이는 바와 같이, 거리차(R)는 상기 두 레이더에서의 바이스태틱 귀환파 사이에서 측정된다. 상기 값(R)은 위에서 설명된 거리 교정값이다.

상기 거리 교정값은 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 송신된 하나의 송신 펄스에 의해 결정될 수 있다. 그러나, 나타낸 바와 같이 복수의 펄스들 및 대응하는 복수의 거리 측정 데이터 포인트들을 이용하여 거리 교정값의 정확성을 향상시킬 수 있다.

상기 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 시간 지연(거리)은 표적이 이동하더라도 실질적으로 일정함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 상기 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 거리 측정치들은 이동하는 표적에도 적용될 수 있다.

도 4a의 상자 352와 함께 위에서 설명된 바와 같이, 소정의 시간 지연이 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 적용되는 것이 바람직하다. 상기 소정의 시간 지연은 도 5a의 측정치에 도달하기 위해 상기 수신된 바이스태틱 신호로부터 제거될 수 있다.

도 6을 참조하면, 그래프는 도 4의 블록 310 및 도 4a의 교정 프로세스(350)와 관련된 벡터들을 나타낸다. 벡터들 B1 및 B2는 도 5와 함께 위에서 설명된 바와 같이, 위상차(φ)를 갖는 교정되지 않은 페어 레이더 및 교정되지 않은 레퍼런스 레이더에서 수신된 바이스태틱 표적 반사파들에 해당한다. 벡터들 M1 및 M2는 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더 각각에서 수신된 모노스태틱 표적 반사파들에 해당한다.

도 6a를 참조하면, 그래프는, 상기 두 바이스태틱 표적 반사파(B1, B2)의 위상을 일치시키기 위해 위상 교정값(φ)이 송신된 펄스들(미도시)에 적용된 후, 도 6의 표적 반사파들에 후속하는 수신 표적 반사파들을 대표하는 벡터들을 나타낸다.

도 6b를 참조하면, 그래프는, 벡터 B1 및 B2로 표시된 상기 두 바이스태틱 표적 반사파의 위상을 다시 일치시키기 위해 거리 교정값(R)이 송신된 펄스(미도시)에 적용된 후, 도 6a의 표적 반사파들에 후속하는 수신 표적 반사파들을 대표하는 벡터들을 나타낸다. 상기 거리 교정값이 단지 360도의 복수에 해당하여, 도 6a에 나타낸 두 바이스태틱 표적 반사파(B1, B2)와 동일하게 위상이 일치될 수 있다.

이에 따라, 도 6b와 같이 거리 교정이 적용된 후에 도 6a에 나타낸 벡터 상관관계가 심각하게 변화되지 않음을 알 수 있을 것이다. 현대식 레이더는 디지털 파형 생성기에 의해 개시 시간 및 위상의 독립적인 제어가 가능한 환경에서 사용될 수 있음을 가정한다. 따라서, 상기 교정 프로세스는 추적동안에 한번만 행해질 필요가 있다. 위상 및 거리 교정값은 일반적으로 동반하여 이용됨을 이해할 수 있을 것이다.

도 7을 참조하면, 그래프는 도 4의 블록 314 및 도 4c의 블록 452에서와 같은 예측되는 위상 초기화값의 생성을 나타낸다. 수평축의 척도는 시간에 해당하고 세로축의 척도는 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상차에 해당한다. 속이 채워진 데이터 포인트들은 페어 레이더에서의 위상차를 나타내고, 속이 빈 원형 데이터 포인트들은 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 송신된 다수의 레이더 펄스들에 대응하는 레퍼런스 레이더에서의 위상차를 나타낸다. 레이더 간 초기 위상 및 위상 변화율 파라미터를 결정하기 위해서는 적어도 두개의 레이더 펄스가 필요하다. 그러나, 도시된 바와 같이, 파라미터 산정의 정확도를 향상시키기 위해 둘 이상의 펄스들이 사용된다. 마지막에 측정된 데이터 포인트는 시간 tm에서 수집된다.

이동하는 표적에 대해서도 실질적으로 일정한 위상차를 갖는, 도 5에서 그래프로 그려진 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상차와는 달리, 도 7에 그래프로 그려진 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상차는 도시된 바와 같이 일정하지 않고 이동하는 표적에 따라 변화된다.

최소 자승 적합 라인(least squares fit line)은 도시된 바와 같이 (dθ/dt)₀의 기울기를 갖도록 생성될 수 있다. 두 레이더로부터 수집된 데이터 포인트를 기반으로 하여 작성된 상기 최소 자승 적합 라인은 시간 tp에서 송신될 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더로부터의 차회 송신 레이더 신호와 연관된 예상 위상차를 예측하는 데 사용될 수 있다. 시간 tp에서 각 레이더에 대해 예측되는 위상은 도 7에서 대응하는 사각형으로 표시된다.

시간 tp에서 상기 최소 자승 적합 라인을 지나는 위상은 도 4c의 상자 452와 함께 위에서 설명된 예측되는 위상 초기화값에 해당한다.

도 7a를 참조하면, 그래프는 도 4의 블록 314 및 도 4c의 블록 452에서와 같은 예측되는 거리 초기화값의 생성을 그림으로 나타낸다. 수평축의 척도는 시간에 해당하고 세로축의 척도는 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 거리(시간 지연)차에 해당한다. 속이 채워진 데이터 포인트들은 페어 레이더에서 측정된 거리차 측정치를 나타내고, 속이 빈 원형 데이터 포인트들은 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에 의해 송신된 다수의 레이더 펄스들에 대응하는 레퍼런스 레이더에서 동시에 측정된 거리차 측정치를 나타낸다. 거리 및 위상차 모두 초기화 중에 각 레이더에서 각 펄스에 대하여 측정될 수 있으므로, 초기 위상 및 거리 예측치를 생성하기 위한 별도의 펄스 열(pulse trains)이 필요 없다. 마지막에 측정된 데이터 포인트는 시간 tm에서 수집된다.

이동하는 표적에 대해서도 실질적으로 일정한 거리차를 갖는, 도 5a에서 그래프로 그려진 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더에서 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 거리(시간 지연)차와는 달리, 도 7a에 그래프로 그려진 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 거리차는 도시된 바와 같이 일정하지 않고 이동하는 표적에 따라 변화된다.

최소 자승 적합 라인은 도시된 바와 같이 (dR/dt)₀의 기울기를 갖도록 생성될 수 있다. 상기 최소 자승 적합 라인은 시간 tp에서 송신될 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더로부터의 차회 송신 레이더 신호와 연관된 예상 거리(시간 지연)차를 예측하는데 사용될 수 있다. 상기 두 레이더 각각에 대한 예측 거리차는 대응하는 사각형으로 표시된다.

시간 tp에서 상기 최소 자승 적합 라인을 지나는 거리는 도 4c의 상자 454와 함께 위에서 설명된 예측되는 거리 초기화값에 해당한다.

도 8을 참조하면, 벡터 다이어그램은, 위에서 언급한 위상 교정값, 거리 교정값, 위상 초기화값 및 거리 초기화값이 페어 레이더에 의해 송신된 펄스들에 처음으로 적용된 때, 즉, 교정 및 초기화 기능 후에, 상기 페어 레이더 및 레퍼런스 레이더 각각에서 수신된 표적 반사파들을 나타낸다. 모노스태틱 표적 반사파(M1) 및 바이스태틱 표적 반사파(B1)는 페어 레이더에 의해 수신되고, 모노스태틱 표적 반사파(M2) 및 바이스태틱 표적 반사파(B2)는 레퍼런스 레이더에 의해 수신된다. 상기 송신된 펄스들에 적용된 위에서 설명된 초기화값들 (그리고 위에서 설명된 교정값들)에 의해, 모노스태틱 표적 반사파(M1)과 바이스태틱 표적 반사파(B1) 및 모노스태틱 표적 반사파(M2)와 바이스태틱 표적 반사파(B2)는, 예를 들어, 도 2d에서도 나타낸 바와 같이, 시간 영역 그리고 일반적으로 위상 영역에서도 오버랩된다. 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들이 시간 및 위상영역에서 오버랩되기 때문에, 페어 레이더에서 수신된 신호는 벡터 C1으로 표시된 복합 신호이고, 레퍼런스 레이더에서 수신된 신호는 벡터 C2로 표시된 복합 신호이다.

상기 모노스태틱 표적 반사파(M1)는 바이스태틱 표적 반사파(B1)와 위상영역에서 반드시 완벽하게 일치되지는 않기 때문에, 제1 복합 신호(C1)는 반드시 두 신호의 완전한 가간섭적 합산이 되는 것은 아님을 알 수 있을 것이다. 유사하게, 상기 모노스태틱 표적 반사파(M2)는 바이스태틱 표적 반사파(B2)와 위상영역에서 반 드시 완벽하게 일치되지는 않기 때문에, 제2 복합 신호(C2)는 반드시 두 신호의 완전한 가간섭적 합산이 되는 것은 아님을 알 수 있을 것이다. 모노스태틱 표적 반사파들과 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상차는 잔류 위상 오차(θ_E)로 나타낸다. 여기서, θ_E는 레어더들 간 예측 위상(최종적으로 송신된 펄스 쌍 사이의 상대적인 위상을 지정하기 위해 사용된) 및 레이더들 간 실제 위상(가장 최근에 송신된 펄스들이 수신된 후 상기 복합 벡터들(C1,C2)을 비교하여 측정된) 사이의 차이이다. 위에서 설명한 바와 같이, 위상 오차(θ_E)는 송신상 가간섭성이 완벽하게 달성되지 못하게 하는 원인이 되며 다른 프로세싱에 의해서도 회복될 수 없다. 대신에, 앞서 설명한 바와 같이, θ_E는 차회 위상 예측을 위해 사용되는 위상 변화율을 보정하는 데 사용되어, 측정치들의 한정된 SNR이 허용될 정도로 상기 송신상 가간섭성의 손실을 영(zero)에 가깝게 해준다.

위상각(θ_E)은 직접적으로 측정될 수는 없지만, 아래에서 설명되는 바와 같이, 두 복합 신호들 C1 및 C2 사이의 위상각(θ)을 측정하고, 상기 측정치를 이전 펄스 쌍으로부터 생성된 예측 위상각(θ_P)과 비교하여 구할 수 있다.

도 8a를 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이, 잔류 위상 오차(θ_E)를 인식하기 위해서, 가장 최근의 위상 예측치(θ_P)는 상기 복합 벡터들 사이의 위상차로부터 도 4d의 블록 504와 같이 차감된다.

도 8b를 참조하면, 그래프는 시간 단위의 수평축 및 위상각 단위의 수직축을 갖는다. 속이 꽉 찬 점들은, 도 8a와 함께 위에서 설명된 바와 같이, 다수의 송신 및 수신 레이더 펄스들과 관련하여 획득된 잔류 위상 오차(θ_E)에 해당한다. 상기 다수의 송신 및 수신 레이더 펄스들과 관련하여 측정된 잔류 위상 오차들은 γ로 표시한 곡선으로 대표되는 도 4d의 블록 506 및 522에 따른 복합 신호 위상 상관관계를 제공할 수 있다. 시간 tp에서의 사각형은, 차회 펄스 쌍에 대하여 페어 레이더에 적용될 차회 예측 위상을 생성하는 데 사용될 수 있는 시간 tp에서 송신된 펄스 쌍과 연관되어 예측되는 차회 예측 위상 오차에 해당한다.

곡선 γ 및 장래의 시간 tp에서의 예측 위상 오차는 도 3의 위상 변화율 필터(262)에 의해 생성될 수 있으므로, 상기 복합 위상/거리 예측 프로세서(도 3의 258)와 함께 상기 위상 변화율 필터(262)는, 속이 찬 점들로 나타낸 이전 송신 펄스 쌍과 관련하여 측정된 위상 오차들을 참작하여, 시간 tp에서의 차회 송신 펄스 쌍과 연관된 위상 산정치(estimate)를 제공할 수 있다.

본래, 상기 새롭게 예측되는 잔류 위상 오차는 페어 레이더에 의해 송신된 차회 레이더 펄스의 위상을 조정하기 위해 새로운 복합 위상값을 생성하는 데 사용될 수 있다.

도 8c를 참조하면, 도 8a의 최근 펄스로부터 획득한 상기 복합 벡터들(C1, C2) 사이의 위상차(θ)는 두 레이더 모두에서 측정될 수 있고 상기 벡터들(C1, C2)로 표현되는 신호들은 벡터 C3로 표시되는 수신상 가간섭되는 신호를 생성하기 위해 위상영역에서 합산되도록(수신상 가간섭되도록) 위상이 회전될 수 있다.

위에서 설명한 프로세스는 표적이 레이더의 유효 도달 거리를 벗어날 때까지 차회 송신 펄스 쌍(next pair of transmitted pulses)등에 대하여 반복된다. 각 펄스 쌍의 처리는 최근 펄스 쌍이 처리된 이후 레이더들 사이의 위상 영역에서 실제로 일어나는 변경과 관련하여 예측된 잔류 위상 오차값(θ_E)을 생성하여, 실제 위상 변화율(actual phase rate)을 제공한다. 상기 실제 위상 변화율은 도 3의 위상 변화율 필터(262)를 갱신하고 실제 거리 변화율을 계산하는 데 사용되므로, 차회 펄스 쌍에 대하여 레이더 간의 상대적인 거리 및 위상 상쇄치를 지정하면 레이더들 간에 거리 영역에서의 변경이 산정되고 계산될 수 있다.

여기에 인용된 모든 문헌참증들은 전체로서 본원 발명의 내용에 병합된다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 이들의 개념을 포함하는 다른 실시예들을 이용할 수 있음이 명백하다. 따라서, 이러한 실시예들은 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 첨부된 청구항의 청구 범위에 속함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

다수의 레이더들 중에서 레퍼런스 레이더(reference radar)를 선택하는 단계;

상기 레퍼런스 레이더 및 상기 다수의 레이더들 중에서 선택된 페어 레이더(paired radar)를 각각 포함하는 하나 혹은 그 이상의 레이더 쌍들을 선택하는 단계;

상기 레퍼런스 레이더 및 상기 페어 레이더와 연관된 교정값들을 생성하는 단계;

상기 레퍼런스 레이더 및 상기 페어 레이더와 연관된 초기화값들을 생성하는 단계;

상기 교정값들 및 초기화값들에 따라 생성된 조정 신호를 상기 페어 레이더에 의해 송신하고 비조정 신호(unadjusted signal)를 상기 레퍼런스 레이더에 의해 송신하는 단계;

상기 조정 신호 및 비조정 신호와 연관된 제1 복합 신호(composite signal)를 상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신하고 상기 조정 신호 및 비조정 신호와 연관된 제2 복합 신호를 상기 페어 레이더에 의해 수신하는 단계; 및

최종 신호를 제공하기 위해 상기 제1 복합 신호 및 제2 복합 신호를 가간섭적으로(coherently) 합산하는 단계를 포함하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 교정값들을 생성하는 단계는,

상기 레퍼런스 레이더로 하나 혹은 그 이상의 의 교정 신호들을 송신하고 상기 페어 레이더로 하나 혹은 그 이상의 교정 신호들을 송신하는 단계;

상기 레퍼런스 레이더로 각각의 바이스태틱(bistatic) 표적 반사파들(target echoes)을 수신하는 단계;

상기 페어 레이더로 각각의 바이스태틱 표적 반사파들을 수신하는 단계, 여기서 상기 레퍼런스 레이더 바이스태틱 표적 반사파들 및 페어 레이더 바이스태틱 표적 반사파들은 상기 레퍼런스 레이더에 의해 송신된 하나 혹은 그 이상의 교정 신호들 및 상기 페어 레이더에 의해 송신된 하나 혹은 그 이상의 교정 신호들과 연관되어 있으며;

상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상에 따라 위상 교정 상관관계(phase calibration relationship)를 생성하는 단계; 및

상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 시간 지연에 따라 거리 교정 상관관계(range calibration relationship)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 초기화값들을 생성하는 단계는,

상기 레퍼런스 레이더로 하나 혹은 그 이상의 초기화 신호들을 송신하고 상 기 페어 레이더로 하나 혹은 그 이상의 초기화 신호들을 송신하는 단계;

상기 레퍼런스 레이더로 각각의 모노스태틱(monostatic) 및 바이스태틱 표적 반사파들을 수신하는 단계;

상기 페어 레이더로 각각의 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들을 수신하는 단계, 여기서 상기 레퍼런스 레이더 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들과 페어 레이더 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들은 상기 레퍼런스 레이더에 의해 송신된 하나 혹은 그 이상의 초기화 신호들 및 상기 페어 레이더에 의해 송신된 하나 혹은 그 이상의 초기화 신호들과 연관되어 있으며;

상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상에 따라 위상 초기화 상관관계(phase initialization relationship)를 생성하는 단계; 및

상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 시간 지연 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 시간 지연에 따라 거리 초기화 상관관계(range initialization relationship)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 위상 초기화 상관관계 및 상기 거리 초기화 상관관계 중 적어도 하나는 최소 자승 선형 적합도(least squares linear fit)와 연관되어 생성되는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 거리 초기화 상관관계와 연관된 거리 초기값 및 상기 위상 초기화 상관관계와 연관된 위상 초기값을 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 조정 신호를 페어 레이더에 의해 송신하고 상기 비조정 신호를 레퍼런스 레이더에 의해 송신하는 단계는,

상기 위상 초기화 상관관계와 연관된 위상 초기화값을 예측하는 단계;

상기 거리 초기화 상관관계와 연관된 거리 초기화값을 예측하는 단계; 및

상기 위상 초기화값 및 거리 초기화값에 따라 상기 레퍼런스 레이더에 대한 상기 페어 레이더의 상대 위상 및 시간 지연을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 복합 신호 및 제2 복합 신호를 가간섭적으로 합산하는 단계는,

상기 제1 복합 신호 및 제2 복합 신호 사이의 위상을 측정하는 단계;

상기 제1 복합 신호 및 제2 복합 신호 사이에서 측정된 위상에 따라 일치된 제1 복합 신호 및 일치된 제2 복합 신호를 제공하기 위해 상기 제1 및 제2 복합 신호들의 상대 위상을 일치시키는 단계; 및

상기 일치된 제1 및 제2 복합 신호들을 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 가간섭적으로 합산하는 단계는,

상기 제1 복합 신호 및 제2 복합 신호 사이의 위상에 따른 잔류 위상 오차(residual phase error)를 측정하는 단계;

상기 잔류 위상 오차에 따라 복합 신호 위상 상관관계(composite signal phase relationship)를 생성하는 단계; 및

상기 복합 신호 위상 상관관계로부터 복합 위상값을 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 복합 신호 위상 상관관계는 알파 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 초기화값, 상기 교정값 및 상기 복합 위상값에 따라 생성된 제2 조정 신호를 상기 페어 레이더에 의해 송신하고 상기 비조정 신호를 상기 레퍼런스 레이더에 의해 송신하는 단계;

상기 제2 조정 신호 및 상기 비조정 신호와 연관된 제3 복합 신호를 상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신하고 상기 제2 조정 신호 및 상기 비조정 신호와 연관된 제4 복합 신호를 상기 페어 레이더에 의해 수신하는 단계; 및

제2 최종 신호를 제공하기 위해 상기 제3 및 제4 복합 신호들을 가간섭적으로 합산하는 단계를 더 포함하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 제3 및 제4 복합 신호들을 가간섭적으로 합산하는 단계는,

상기 제3 복합 신호 및 제4 복합 신호 사이의 위상을 측정하는 단계;

상기 제3 복합 신호 및 제4 복합 신호 사이에서 측정된 위상에 따라 일치된 제3 복합 신호 및 일치된 제4 복합 신호를 제공하기 위해 상기 제3 및 제4 복합 신호들의 상대 위상을 일치시키는 단계; 및

상기 일치된 제3 및 제4 복합 신호들을 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 제3 및 제4 복합 신호들을 가간섭적으로 합산하는 단계는,

상기 제3 복합 신호 및 제4 복합 신호 사이의 위상에 따른 제2 잔류 위상 오차를 측정하는 단계;

상기 제2 잔류 위상 오차에 따라 상기 복합 신호 위상 상관관계를 갱신하는 단계; 및

상기 갱신된 복합 신호 위상 상관관계로부터 갱신된 복합 위상값을 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 방법.
레퍼런스 레이더 및 페어 레이더를 포함하는 다수의 레이더들 중에서 선택된 각 레이더 쌍에 의해 제공되는 적어도 하나의 각각의 표적 추적경로(target track)를 결합시키는 결합(association) 프로세서;

상기 결합 프로세서와 연결되어 상기 레이더 쌍과 연관된 교정값을 제공하는 교정 프로세서;

상기 교정 프로세서와 연결되어 상기 레이더 쌍과 연관된 초기화값을 제공하는 초기화 프로세서; 및

상기 초기화 프로세서와 연결되어 상기 초기화값들 및 상기 교정값들에 따라 상기 레퍼런스 레이더에서 송신된 제1 신호 및 상기 페어 레이더에서 송신된 제2 신호 중 적어도 하나를 조정하고, 상기 레퍼런스 레이더에서 수신된 제1 복합 신호와 상기 페어 레이더에서 수신된 제2 복합 신호를 가간섭적으로 합산하는 가간섭성 유지 프로세서(coherence maintenance processor)를 포함하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.
제13항에 있어서, 상기 교정 프로세서는,

상기 결합 프로세서와 연결되어 상기 레퍼런스 레이더 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상에 따라 위상 교정 상관관계를 생성하고 위상 교정값을 생성하는 위상 교정 프로세서; 및

상기 결합 프로세서와 연결되어 상기 레퍼런스 레이더 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 시간 지연에 따라 거리 교정 상관관계를 생성하고 거리 교정값을 생성하는 거리 교정 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.
제13항에 있어서, 상기 초기화 프로세서는,

상기 교정 프로세서와 연결되어 상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상에 따라 위상 초기화 상관관계를 생성하는 위상 예측 프로세서; 및

상기 교정 프로세서와 연결되어 상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 시간 지연 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 시간 지연에 따라 거리 초기화 상관관계를 생성하는 거리 예측 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.
제15항에 있어서, 상기 위상 예측 프로세서 및 거리 예측 프로세서는 각각의 최소 자승 적합도 프로세서(least squares fit processor)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.
제15항에 있어서, 상기 위상 예측 프로세서는 상기 위상 초기화 상관관계에 따른 위상 초기화값 및 상기 거리 초기화 상관관계에 따른 거리 초기화값을 더 생성하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.
제13항에 있어서, 상기 가간섭성 유지 프로세서는,

상기 제1 복합 신호 및 상기 제2 복합 신호 사이의 위상을 측정하는 측정 프로세서;

상기 측정 프로세서와 연결되어 복합 신호 위상 상관관계를 생성하는 위상 변화율 필터(phase rate filter); 및

상기 위상 변화율 필터와 연결되어 상기 복합 신호 위상 상관관계에 따른 복합 위상값을 예측하는 예측 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.
제18항에 있어서, 상기 위상 변화율 필터는 알파 함수 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.
제18항에 있어서, 상기 위상 변화율 필터는 칼만 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.
제18항에 있어서, 상기 위상 변화율 필터는 최소 자승 적합도 프로세서를 포 함하는 것을 특징으로 하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.
레퍼런스 레이더 및 페어 레이더를 포함하는 다수의 레이더들 중에서 선택된 각각의 레이더 쌍에 의해 제공되는 적어도 하나의 각각의 표적 추적경로를 결합시키는 결합 프로세서;

상기 결합 프로세서와 연결되고,

상기 레퍼런스 레이더 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상 교정 상관관계를 생성하고 위상 교정값을 생성하는 위상 교정 프로세서; 및

상기 레퍼런스 레이더 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 거리 교정 상관관계를 생성하고 거리 교정값을 생성하는 거리 교정 프로세서를 포함하는 교정 프로세서;

상기 교정 프로세서와 연결되고,

상기 교정 프로세서와 연결되어 상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 위상에 따라 위상 초기화 상관관계를 생성하는 위상 예측 프로세서; 및

상기 교정 프로세서와 연결되어 상기 레퍼런스 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 시간 지연 및 상기 페어 레이더에 의해 수신된 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 시간 지연에 따라 거 리 초기화 상관관계를 생성하는 거리 예측 프로세서를 포함하는 초기화 프로세서; 및

상기 초기화 프로세서와 연결되어 상기 위상 초기화값, 상기 거리 초기화값, 상기 위상 교정값 및 상기 거리 교정값에 따라 상기 레퍼런스 레이더에서 송신된 제1 신호 및 상기 페어 레이더에서 송신된 제2 신호 중 적어도 하나를 조정하고, 상기 레퍼런스 레이더에서 수신된 제1 복합 신호와 상기 페어 레이더에서 수신된 제2 복합 신호를 가간섭적으로 합산하며,

상기 제1 복합 신호 및 상기 제2 복합 신호 사이의 위상을 측정하는 측정 프로세서;

상기 측정 프로세서와 연결되어 복합 신호 위상 상관관계를 생성하는 위상 변화율 필터; 및

상기 위상 변화율 필터와 연결되어 상기 복합 신호 위상 상관관계에 따른 복합 위상값을 예측하는 예측 프로세서를 포함하는 가간섭성 유지 프로세서를 포함하는 다수의 레이더를 교정하는 장치.