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KR101150259B1 - 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법 및 장치와 이동 표적 위치 추적 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 - Google Patents

다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법 및 장치와 이동 표적 위치 추적 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 Download PDF

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KR101150259B1
KR101150259B1 KR1020100128571A KR20100128571A KR101150259B1 KR 101150259 B1 KR101150259 B1 KR 101150259B1 KR 1020100128571 A KR1020100128571 A KR 1020100128571A KR 20100128571 A KR20100128571 A KR 20100128571A KR 101150259 B1 KR101150259 B1 KR 101150259B1
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KR
South Korea
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moving target
block
tracking
receiver
receivers
Prior art date
Application number
KR1020100128571A
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English (en)
Inventor
한영남
김의정
강원호
강동연
김준형
Original Assignee
한국과학기술원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 휴대폰 망을 기반으로 한 다중분리 레이더에서 NLOS(비가시선) 또는 LOS(가시선) 환경에 상관없이 이동 표적의 탐지가 가능하도록 신호처리 기법으로 MIMO 프로세싱과 NR 프로세싱 중 어느 하나를 선택 적용함으로써 이동 표적의 탐지 확률 및 위치 정확도를 높이는데 적합한 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 기법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, TOA, TDOA, AOA 등의 측위 기법들을 이용하는 전술한 종래 방식과는 달리, 휴대폰 망을 기반으로 하는 다중분리 레이더 시스템에서, 이동 표적의 추적 대상이 될 다수의 추적 대상 송신기와 추적 대상 수신기를 각각 결정하여 각 추적 대상 수신기의 수신신호에 대한 행렬을 추출하고, 행렬의 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO 임계 값보다 크고 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값보다 작을 때 MIMO 프로세싱을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지하며, 행렬의 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO 임계 값보다 크고 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값보다 클 때 NR 프로세싱을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지함으로써, 이동 표적의 탐지(또는 측위) 확률 및 위치 정확도를 증진시킬 수 있는 것이다.

Description

다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법 및 장치와 이동 표적 위치 추적 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING LOCATION OF MOVING TARGET IN MULTI-STATIC RADAR, RECORDABLE MEDIUM WHICH PROGRAM FOR EXECUTING METHOD IS RECORDED}
본 발명은 휴대폰 망을 기반으로 한 다중분리 레이더에서 NLOS(Non Line-of-Sight, 비가시선) 또는 LOS(Line-of-Sight, 가시선) 환경에 상관없이 이동 표적의 탐지가 가능하도록 신호처리 기법으로 MIMO(multi input multi output) 프로세싱(알고리즘)과 NR(netted Radar) 프로세싱(알고리즘) 중 어느 하나를 선택 적용함으로써 이동 표적의 탐지 확률 및 위치 정확도를 높이는데 적합한 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법 및 장치와 이동 표적 위치 추적 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다.
근래 들어, 활발히 연구되고 있는 분야인 다중분리 레이더는 기존의 모노-스태틱(mono-static) 레이더 구조와 달리 송신기와 수신기가 분리되어 있다. 따라서, 신호처리 방법이 기존의 모노-스태틱과는 많이 다를 수 있다.
이 분야의 종래 기술로서 휴대폰 망에서는 사용자의 위치를 판별해낼 수 있는 기술을 기반으로 다음과 같은 다양한 서비스를 제공하고 있다. 즉, 사용자의 위치를 판단(탐지 또는 추적)하기 위한 방법으로는 기지국의 신호가 사용자의 단말기에 반사된 신호를 기지국 및 상위 계층의 서비스 제공자가 종합하여 위치 정보를 판단하는 TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference of Arrival), AOA(Angle of Arrival)등의 방법이 있다.
그러나, 사용자의 위치를 판단하는 종래의 TOA, TDOA, AOA 등의 측위 기법들은 회절과 반사가 많이 일어나는 마이크로 셀 영역에서의 이동체 위치 추적에 부적합, 즉 LOS가 존재한다는 가정하에 측위하는 것이기 때문에 NLOS를 갖는 마이크로 셀 환경에서는 이동체의 측위의 정확도가 저하될 수밖에 없는 근본적인 문제점을 갖는다.
특히, 종래 방법은 도심지역 같은 경우 NLOS 환경이 많고, 외곽지역이라고 하더라도 표적이 원거리에 존재할 경우 NLOS 문제가 발생하게 되어 표적 탐지에 어려움이 수반되는 문제가 있다.
본 발명은, 일 관점에 따라, 수신신호와 송신신호에 의거하여 이동 표적의 추적 대상이 될 다수의 추적 대상 송신기와 추적 대상 수신기를 각각 결정하는 과정과, 각 추적 대상 수신기의 수신신호에 대한 행렬을 추출하는 과정과, 상기 행렬의 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO(multi input multi output) 임계 값보다 클 때, 상기 행렬의 각 요소의 합의 제곱과 기 설정된 NR(netted radar) 임계 값을 비교하는 과정과, 상기 합의 제곱이 상기 기 설정된 NR 임계 값보다 작을 때 MIMO 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정과, 상기 합의 제곱이 상기 기 설정된 NR 임계 값보다 클 때 NR 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정을 포함하는 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법을 제공한다.
또한, 상기 MIMO 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정은, 다수의 수신기를 선정하는 과정과, 선정된 각 수신기별로 상기 이동 표적이 위치하는 거리에 대한 면적을 산출하는 과정과, 상기 각 수신기들 중 공통적으로 포함되는 면적이 최소가 되는 3개의 수신기를 추적 수신기들로 선택하는 과정과, 상기 추적 수신기들 중심의 TOA(time of arrival)를 수행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 NR 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정은, 다수의 송신기를 선정하는 과정과, 선정된 다수의 송신기와 하나의 수신기로 SIC(successive interference cancellation)를 수행하여 송신기 신호들을 분리하는 과정과, 상기 분리된 송신기 신호를 이용하는 상기 다수의 송신기 중심의 TOA를 수행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명은, 다른 관점에 따라, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 이동 표적 위치 추적 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 수신신호와 송신신호에 의거하여 이동 표적의 추적 대상이 될 다수의 추적 대상 송신기와 추적 대상 수신기를 각각 결정하는 추적 대상 결정 블록과, 각 추적 대상 수신기의 수신신호에 대한 행렬을 추출하여, 상기 행렬의 각 요소의 제곱의 합과 각 요소의 합의 제곱을 산출하는 요소 값 산출 블록과, 상기 제곱의 합, 합의 제곱, 기 설정된 MIMO(multi input multi output) 임계 값 및 기 설정된 NR(netted radar) 임계 값에 의거하여 상기 이동 표적의 위치 탐지를 위한 MIMO 프로세싱 또는 NR 프로세싱을 결정하는 위치 탐지 결정 블록과, 상기 위치 탐지 결정 블록으로부터 탐지 지령이 제공될 때 상기 MIMO 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 제 1 표적 탐지 블록과, 상기 위치 탐지 결정 블록으로부터 탐지 지령이 제공될 때 상기 NR 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 제 2 표적 탐지 블록을 포함하는 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치를 제공한다.
또한, 상기 제 1 표적 탐지 블록은, 다수의 수신기를 선정하여 각 수신기별로 상기 이동 표적이 위치하는 거리에 대한 면적을 산출하는 면적 계산 블록과, 산출된 각 수신기별의 면적에 의거하여 3개의 수신기를 추적 수신기로 결정하는 수신기 결정 블록과, 결정된 상기 추적 수신기들 중심의 TOA(time of arrival)를 수행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 탐지 실행 블록을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 표적 탐지 블록은, 다수의 송신기와 하나의 수신기로 SIC(successive interference cancellation)를 수행하여 송신기 신호들을 분리하는 송신기 신호 생성 블록과, 상기 생성된 송신기 신호를 이용하는 상기 다수의 송신기 중심의 TOA를 수행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 탐지 실행 블록을 포함할 수 있다.
본 발명은 휴대폰 망을 기반으로 하는 다중분리 레이더 시스템에서, 이동 표적의 추적 대상이 될 다수의 추적 대상 송신기와 추적 대상 수신기를 각각 결정하여 각 추적 대상 수신기의 수신신호에 대한 행렬을 추출하고, 행렬의 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO 임계 값보다 크고 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값보다 작을 때 MIMO 프로세싱을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지하며, 행렬의 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO 임계 값보다 크고 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값보다 클 때 NR 프로세싱을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지함으로써, 이동 표적의 탐지(또는 측위) 확률 및 위치 정확도를 증진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치의 블록구성도,
도 2는 다중분리 레이더에서 이동 표적의 위치를 추적하는 개념을 설명하기 위한 개념도,
도 3a는 오경보 확률에 따른 MIMO 임계 값의 계산을 위한 그래프이고, 3b는 오경보 확률에 따른 NR 임계 값의 계산을 위한 그래프,
도 4는 도 1에 도시된 제 1 표적 탐지 블록의 세부 구성도,
도 5는 도 1에 도시된 제 2 표적 탐지 블록의 세부 구성도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 다중분리 레이더에서 이동 표적의 위치를 적응적으로 탐지하는 주요 과정을 도시한 순서도.
본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어지는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수도 있으므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.
그리고, 첨부된 블록구성도(도 1의 100)의 각 블록과 순서도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 가동되는 컴퓨터 실행 엔진을 통해 수행될 수 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록구성도의 각 블록 또는 순서도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록구성도의 각 블록 또는 순서도의 각 단계에서 설명되는 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 아울러, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 실행시키는 인스트럭션들은 블록구성도의 각 블록 및 순서도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 더욱이, 각 블록들 또는 각 단계들에서 언급되는 기능들은 그 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능, 예컨대 연속하여 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 실질적으로 동시에 수행되거나 혹은 관련 기능 등에 따라 그 역순으로 수행될 수도 있음은 물론이다.
먼저, 본 발명의 기술요지는, TOA, TDOA, AOA 등의 측위 기법들을 이용하는 전술한 종래 방식과는 달리, 휴대폰 망을 기반으로 하는 다중분리 레이더 시스템에서, 이동 표적의 추적 대상이 될 다수의 추적 대상 송신기와 추적 대상 수신기를 각각 결정하여 각 추적 대상 수신기의 수신신호에 대한 행렬을 추출하고, 행렬의 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO(multi input multi output) 임계 값보다 크고 합의 제곱이 기 설정된 NR(netted radar) 임계 값보다 작을 때 MIMO 프로세싱을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지하며, 행렬의 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO 임계 값보다 크고 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값보다 클 때 NR 프로세싱을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지한다는 것으로, 본 발명은 이러한 기술적 수단을 통해 종래 방식에서의 문제점들을 효과적으로 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치의 블록구성도로서, 추적 대상 결정 블록(102), 요소 값 산출 블록(104), 위치 탐지 결정 블록(106), 제 1 표적 탐지 블록(108) 및 제 2 표적 탐지 블록(110) 등을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 추적 대상 결정 블록(102)은, 일 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 각 3개의 수신기(Rx1, Rx2, Rx3)의 수신신호와 송신기(Tx1, Tx2, Tx3)의 송신신호에 의거하여 이동 표적(202)의 추적 대상이 될 다수의 추적 대상 송신기와 추적 대상 수신기를 각각 결정, 예컨대 각 수신기와 송신기의 SNR을 측정하고, 이 측정된 SNR이 기 설정된 임계 값을 초과하는 수신기와 그 초과한 신호를 보낸 송신기를 추적 대상 수신기와 추적 대상 송신기로 결정한다.
예컨대, 수신기의 SNR을 측정하여 그 값이 임계값을 초과하는 수신기들을 그룹으로 묶는데, 이 임계값은 시스템이 정해질 때 오경보률과 탐지 확률 등으로부터 결정되며, 이동 표적이 원거리에서부터 점점 다가올수록 이 임계값을 초과하는 수신기의 수가 점점 증가함으로 최적의 선택이 이루어진다. 여기에서, 수신기는 나중에 MIMO 프로세싱(알고리즘)을 사용할 때 TOA 기법을 사용하게 되므로 최소 3개 이상이 선택되어야 한다.
다음에, 요소 값 산출 블록(104)은 결정된 각 추적 대상 수신기의 수신신호에 대한 행렬을 추출하는데, 각 수신기가 받는 전체 수신신호는 3×3이 되므로, 아래의 행렬(matrix)로 표현될 수 있다.
[행렬]
Figure 112010082803512-pat00001
상기한 행렬에서 x jk 는 j번째 송신기에서 보낸 신호를 k번째 수신기에서 받은 l번째 타겟에 대한 신호이며, 하나의 송신기와 하나의 수신기에 안테나가 3개씩 달려있는 모델도 같은 개념으로 적용될 수 있다.
그리고, 요소 값 추출 블록(104)은 행렬의 각 요소(element)의 제곱의 합과 각 요소의 합의 제곱을 산출하여 다음 단의 위치 탐지 결정 블록(106)으로 전달한다. 여기에서, 각 요소 값에는 단위 레이더망에 대한 위치 정보 등을 이용한 초기 입사각 및 위상 정보 등이 포함되어 있다.
또한, 위치 탐지 결정 블록(106)은 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO 임계 값보다 크고 각 요소의 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값보다 작을 때 이동 표적의 위치 탐지를 위한 MIMO 프로세싱의 실행을 결정(MIMO 탐지 지령 발생)하고, 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO 임계 값보다 크고 각 요소의 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값보다 클 때 이동 표적의 위치 탐지를 위한 NR 프로세싱의 실행을 결정(NR 탐지 지령 발생)한다.
먼저, MIMO와 NR에 대한 임계값(threshold)은 아래의 수학식 1과 수학식 2로 표현될 수 있는데, 여기에서 M과 N은 각각 송신기와 수신기 개수이다.
[수학식 1]
Figure 112010082803512-pat00002
[수학식 2]
Figure 112010082803512-pat00003
여기에서, 두 임계값 λMIMO과 λNR은 아래의 수학식 3 및 4로부터 송신기 및 수신기 개수의 함수로 계산될 수 있다. 즉, MIMO와 NR에 대한 오경보율(false alarm)을 정의하면 그때의 λMIMO과 λNR을 알 수 있는 것이다.
[수학식 3]
Figure 112010082803512-pat00004
[수학식 4]
Figure 112010082803512-pat00005
도 3a는 오경보 확률에 따른 MIMO 임계 값의 계산을 위한 그래프이고, 3b는 오경보 확률에 따른 NR 임계 값의 계산을 위한 그래프로서, MIMO와 NR에 대해서 임계값에 따른 오경보율을 보여준다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 동일한 오경보율에서 MIMO의 임계값이 NR의 임계값보다 낮음을 알 수 있으며, 또한 동일한 오경보율에서 송신기와 수신기의 개수에 따라 임계값이 달라짐을 알 수 있다.
따라서, 위치 탐지 결정 블록(106)에서는, MIMO 처리 과정의 임계값이 NR 처리 과정의 임계 값보다 작기 때문에, MIMO 임계값으로 처리 유무를 먼저 판단하고 그 후 NR 임계값을 이용하여 MIMO 프로세싱의 실행 또는 NR 프로세싱의 실행을 결정하게 된다.
다음에, 제 1 표적 탐지 블록(108)은, 위치 탐지 결정 블록(106)으로부터 MIMO 탐지 지령이 전달될 때, MIMO 프로세싱(알고리즘)을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지하는 것으로, 이러한 제 1 표적 탐지 블록(108)은, 일 예로서 도 4와 같이 구성될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 제 1 표적 탐지 블록의 세부 구성도로서, 면적 계산 블록(1082), 수신기 결정 블록(1084) 및 탐지 실행 블록(1086) 등을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 면적 계산 블록(1082)은 다수의 수신기를 선정한 후 각 수신기별로 이동 표적이 위치하는 거리(수신기에서 이동 표적까지의 거리)에 대한 면적을 각각 산출하여 다음 단의 수신기 결정 블록(1084)으로 전달하는 등의 기능을 제공한다. 여기에서, 다수의 수신기를 선정하는 기준은 SNR을 비교하여 기 설정된 임계 값을 초과하는 수신기를 선택하는 것이다.
다음에, 수신기 결정 블록(1084)은 면적 계산 블록(1082)으로부터 제공되는 각 수신기별의 면적 정보에 의거하여, 예컨대 3개의 수신기(이동 표적의 위치 탐지에 이용될 수신기)를 결정, 즉 각 수신기들 중 공통적으로 포함되는 면적이 최소가 되는 3개의 수신기를 결정하여 탐지 실행 블록(1086)으로 전달한다. 여기에서, 공통적으로 포함되는 면적이 최소가 되는 수신기를 추적 수신기로 결정하는 것은 공통적으로 포함되는 면적 안에 이동 표적이 존재할 활률이 매우 높기 때문이다.
그리고, 탐지 실행 블록(1086)은 결정된 추적 수신기들 중심의 TOA(time of arrival)를 수행함으로써 이동 표적의 위치를 탐지(추적)하는 등의 기능을 제공한다.
즉, 제 1 표적 탐지 블록(108)에서 실행되는 MIMO 프로세싱은 전술한 행렬의 각 요소를 제곱한 후 합을 구하는 방식인데, MIMO 레이더는 각 요소별로 연산하여 처리하기 때문에 요소 중에서 일부가 누락되더라도 수신신호가 가능할 수 있으며, NLOS 조건처럼 각 수신기간의 신호 크기가 많이 변하는 환경에 적합하다. 또한, 원거리 탐지나 RCS 변화가 심한 표적일 경우 일부 요소의 값이 왜곡될 수 있기 때문에 문제가 되는 그 요소를 제거하고 신호처리해도 표적 탐지가 가능한 장점을 갖는다. 특히, MIMO는, 도 3으로부터 명백한 바와 같이, 그 임계 값이 NR에 비해 상대적으로 낮기 때문에 원거리의 이동 표적 탐지에 적합하다.
다시 도 1을 참조하면, 제 2 표적 탐지 블록(110)은, 위치 탐지 결정 블록(106)으로부터 NR 탐지 지령이 전달될 때, NR 프로세싱(알고리즘)을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지하는 것으로, 이러한 제 2 표적 탐지 블록(110)은, 일 예로서 도 5와 같이 구성될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 제 2 표적 탐지 블록의 세부 구성도로서, 송신기 신호 생성 블록(1102) 및 탐지 실행 블록(1104) 등을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 송신기 신호 생성 블록(1102)은 다수의 송신기(예컨대, 측정된 SNR이 가장 높은 3개의 송신기)와 하나의 수신기(예컨대, 3개의 송신기에서 보내는 신호를 각각의 수신기에서 받을 때 수신 신호의 SNR이 가장 높은 하나의 수신기)로 SIC(successive interference cancellation)를 수행하여 송신기 신호들을 분리, 예컨대 3개의 송신기에서 보낸 신호를 하나의 수신기에서 받아 송신기 신호들을 분리한 후 이 분리된 송신기 신호들을 탐지 실행 블록(1104)으로 전달하는 등의 기능을 제공한다. 여기에서, SIC 기법이란 하나의 수신기에서 여러 개의 신호를 받으면 미리 알고 있는 망정보(위치)를 이용하여 그에 상응하는 값을 곱해 간섭을 상쇄시키면서 신호를 분리해 내는 기법이다.
그리고, 탐지 실행 블록(1104)은 분리된(또는 생성된) 송신기 신호들을 이용하는 다수의 송신기 중심의 TOA를 수행, 즉 여러 송신기로부터 하나의 수신기로 수신되어 분리된 송신기 신호들을 조합함으로써 이동 표적의 위치를 탐지(이동 표적의 거리를 추적)하는 등의 기능을 제공한다.
즉, 제 2 표적 탐지 블록(110)에서 실행되는 NR 프로세싱은 앞에거 기술한 행렬의 모든 요소를 먼저 합한 후 제곱하는 방식인데, NR은 회로망을 구성하고 있는 단위 수신망에서 모든 수신기가 수신한 후에 전체 신호 크기를 계산함으로 주어진 단위 회로망에 대해 처리시간이 MIMO보다 빠른 장점을 갖는다. 따라서, NR 프로세싱은 더 빠른 PRF로 동작 가능하기 때문에, MIMO와 비교할 때, 근거리의 이동 표적 탐지에 적합하다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 이동 표적 위치 추적 장치는 휴대폰 망을 기반으로 하는 다중분리 레이더 시스템에서 하드웨어적인 변경 없이 소프트웨어(신호처리 방식)를 선택(알고리즘 탑재)하는 방식으로 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 타겟(이동 표적)이 다수개일 경우 각각의 타겟에서 돌아온 신호에 대해 각각 행렬을 구성하여 신호를 처리하기 때문에 이들 신호는 서로 섞이지 않고 구분이 가능하고, 이를 통해 다수의 타겟이 있더라도 각 타겟들을 분리할 수 있으며, 이러한 다수 타겟의 분리는 제 1 및 제 2 표적 탐지 블록 내의 각 탐지 실행 블록에서 실행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 다중분리 레이더에서 이동 표적의 위치를 적응적으로 탐지하는 주요 과정을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 수신신호와 송신신호의 SNR을 측정하기 위해서는 신호처리(signal processing)를 수행해야 하는데, 이를 위해 MIMO 프로세싱을 초기화시킨다(단계 602).
다음에, 추적 대상 결정 블록(102)에서는 수신기(또는 송신기)의 SNR을 측정하고(단계 604), 이 측정된 SNR이 기 설정된 임계 값을 초과하는 지의 여부를 체크한다(단계 606).
상기 단계(606)에서의 체크 결과, 측정된 SNR이 기 설정된 임계 값을 초과하는 것으로 판단되면, 추적 대상 결정 블록(102)에서는 해당 수신기(또는 송신기)를 추적 대상 수신기(또는 추적 대상 송신기)로 결정하고(단계 608), 결정된 추적 대상 송/수신기가 기 설정된 개수 n만큼 되었는지의 여부를 체크한다(단계 610).
즉, 각 3개의 수신기와 송신기를 추적 대상으로 결정해야 하는 것으로 가정할 때, 본 발명에서는 단계 604 내지 610을 반복 수행함으로써, 각 3개의 추적 대상을 결정하게 된다.
다음에, 요소 값 산출 블록(104)에서는 결정된 각 추적 대상 수신기의 수신신호에 대한 행렬을 추출하고(단계 612), 이후 행렬의 각 요소의 제곱의 합을 산출하여 위치 탐지 결정 블록(106)으로 전달한다(단계 614). 여기에서, 각 요소 값에는 단위 레이더망에 대한 위치 정보 등을 이용한 초기 입사각 및 위상 정보 등이 포함되어 있다.
이에 응답하여, 위치 탐지 결정 블록(106)에서는 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO 임계 값을 초과하는 지의 여부를 체크하는데, 여기에서의 체크 결과 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO 임계 값을 초과하지 않는 것으로 판단되면, 처리는 전술한 단계(604)로 진행되어 그 이후의 과정을 다시 수행하게 된다.
다시 요소 값 산출 블록(104)에서는, 위치 탐지 결정 블록(106)으로부터의 요청에 따라, 행렬의 각 요소의 합의 제곱을 산출하여 위치 탐지 결정 블록(106)으로 전달한다(단계 618).
다음에, 위치 탐지 결정 블록(106)에서는 각 요소의 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값을 초과하는 지의 여부를 체크하는데(단계 620), 여기에서의 체크 결과 각 요소의 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값을 초과하는 것으로 판단될 때, 그에 상응하는 NR 탐지 지령을 발생하여 제 2 표적 탐지 블록(110)으로 전달한다.
그 결과, 제 2 표적 탐지 블록(110)에서는 NR 프로세싱(알고리즘)을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지, 즉 다수의 송신기를 선정하고, 선정된 다수의 송신기와 하나의 수신기로 SIC(successive interference cancellation)를 수행하여 송신기 신호들을 분리하며, 분리된 송신기 신호를 이용하는 다수의 송신기(예컨대, 3개의 송신기) 중심의 TOA를 수행함으로써, 이동 표적의 위치를 탐지(측위)한다(단계 622).
상기와는 달리, 단계(620)에서의 체크 결과 각 요소의 합의 제곱이 기 설정된 NR 임계 값을 초과하지 않는 것으로 판단되면, 위치 탐지 결정 블록(106)에서는 그에 상응하는 MIMO 탐지 지령을 발생하여 제 1 표적 탐지 블록(108)으로 전달한다.
이에 응답하여, 제 1 표적 탐지 블록(108)에서는 MIMO 프로세싱(알고리즘)을 실행하여 이동 표적의 위치를 탐지, 즉 다수의 수신기를 선정하고, 선정된 각 수신기별로 이동 표적이 위치하는 거리에 대한 면적을 산출하며, 각 수신기들 중 공통적으로 포함되는 면적이 최소가 되는 다수의 수신기(예컨대, 3개의 수신기)를 추적 수신기들로 선택하고, 선택된 추적 수신기들 중심의 TOA(time of arrival)를 수행함으로써, 이동 표적의 위치를 탐지(측위)한다(단계 624).
즉, 본 발명에서는 행렬의 각 요소의 제곱의 합, 각 요소의 합의 제곱, MIMO 임계 값, NR 임계 값 간의 유기적인 관계를 이용하여 MIMO 프로세싱 또는 NR 프로세싱을 선택적으로 실행함으로써 목표로 하는 이동 표적의 위치를 고정확하게 탐지하게 된다.
다른 한편, 상술한 바와 같이 실시 예를 제시하고 있는 본 발명의 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 기법은 컴퓨터(또는 휴대용 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 실행할 수 있는 코드로서 구현될 수 있는데, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치와 캐리어 웨이브(예컨대, 인터넷을 통한 전송 등) 등이 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
102 : 추적 대상 결정 블록 104 : 요소 값 산출 블록
106 : 위치 탐지 결정 블록 108 : 제 1 표적 탐지 블록
110 : 제 2 표적 탐지 블록 1082 : 면적 계산 블록
1084 : 수신기 결정 블록 1086, 1104 : 탐지 실행 블록
1102 : 송신기 신호 생성 블록

Claims (13)

  1. 수신신호와 송신신호에 의거하여 이동 표적의 추적 대상이 될 다수의 추적 대상 송신기와 추적 대상 수신기를 각각 결정하는 과정과,
    각 추적 대상 수신기의 수신신호에 대한 행렬을 추출하는 과정과,
    상기 행렬의 각 요소의 제곱의 합이 기 설정된 MIMO(multi input multi output) 임계 값보다 클 때, 상기 행렬의 각 요소의 합의 제곱과 기 설정된 NR(netted radar) 임계 값을 비교하는 과정과,
    상기 합의 제곱이 상기 기 설정된 NR 임계 값보다 작을 때 MIMO 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정과,
    상기 합의 제곱이 상기 기 설정된 NR 임계 값보다 클 때 NR 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정
    을 포함하는 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 추적 대상 수신기와 추적 대상 송신기 각각은,
    적어도 3개의 수신기 및 송신기인
    다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정하는 과정은,
    각 수신기 및 송신기의 SNR을 측정하여 측정된 SNR이 기 설정된 임계 값을 초과하는 수신기 및 송신기를 상기 추적 대상 수신기 및 추적 대상 송신기로 결정하는
    다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 MIMO 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정은,
    다수의 수신기를 선정하는 과정과,
    선정된 각 수신기별로 상기 이동 표적이 위치하는 거리에 대한 면적을 산출하는 과정과,
    상기 각 수신기들 중 공통적으로 포함되는 면적이 최소가 되는 3개의 수신기를 추적 수신기들로 선택하는 과정과,
    상기 추적 수신기들 중심의 TOA(time of arrival)를 수행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정
    을 포함하는 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 NR 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정은,
    다수의 송신기를 선정하는 과정과,
    선정된 다수의 송신기와 하나의 수신기로 SIC(successive interference cancellation)를 수행하여 송신기 신호들을 분리하는 과정과,
    상기 분리된 송신기 신호를 이용하는 상기 다수의 송신기 중심의 TOA를 수행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 과정
    을 포함하는 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 이동 표적 위치 추적 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  7. 수신신호와 송신신호에 의거하여 이동 표적의 추적 대상이 될 다수의 추적 대상 송신기와 추적 대상 수신기를 각각 결정하는 추적 대상 결정 블록과,
    각 추적 대상 수신기의 수신신호에 대한 행렬을 추출하여, 상기 행렬의 각 요소의 제곱의 합과 각 요소의 합의 제곱을 산출하는 요소 값 산출 블록과,
    상기 제곱의 합, 합의 제곱, 기 설정된 MIMO(multi input multi output) 임계 값 및 기 설정된 NR(netted radar) 임계 값에 의거하여 상기 이동 표적의 위치 탐지를 위한 MIMO 프로세싱 또는 NR 프로세싱을 결정하는 위치 탐지 결정 블록과,
    상기 위치 탐지 결정 블록으로부터 탐지 지령이 제공될 때 상기 MIMO 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 제 1 표적 탐지 블록과,
    상기 위치 탐지 결정 블록으로부터 탐지 지령이 제공될 때 상기 NR 프로세싱을 실행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 제 2 표적 탐지 블록
    을 포함하는 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 추적 대상 결정 블록은,
    적어도 3개의 수신기와 송신기를 상기 추적 대상 수신기와 추적 대상 송신기로 결정하는
    다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 추적 대상 결정 블록은,
    각 수신기 및 송신기의 SNR을 측정하여 측정된 SNR이 기 설정된 임계 값을 초과하는 수신기 및 송신기를 상기 추적 대상 수신기 및 추적 대상 송신기로 결정하는
    다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 위치 탐지 결정 블록은,
    상기 제곱의 합이 상기 기 설정된 MIMO 임계 값보다 크고 상기 합의 제곱이 상기 기 설정된 NR 임계 값보다 작을 때 상기 MIMO 프로세싱을 결정하며, 상기 제곱의 합이 상기 기 설정된 MIMO 임계 값보다 크고 상기 합의 제곱이 상기 기 설정된 NR 임계 값보다 클 때 상기 NR 프로세싱을 결정하는
    다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 표적 탐지 블록은,
    다수의 수신기를 선정하여 각 수신기별로 상기 이동 표적이 위치하는 거리에 대한 면적을 산출하는 면적 계산 블록과,
    산출된 각 수신기별의 면적에 의거하여 3개의 수신기를 추적 수신기로 결정하는 수신기 결정 블록과,
    결정된 상기 추적 수신기들 중심의 TOA(time of arrival)를 수행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 탐지 실행 블록
    을 포함하는 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수신기 결정 블록은,
    상기 각 수신기들 중 공통적으로 포함되는 면적이 최소가 되는 3개의 수신기를 상기 추적 수신기들로 결정하는
    다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 표적 탐지 블록은,
    다수의 송신기와 하나의 수신기로 SIC(successive interference cancellation)를 수행하여 송신기 신호들을 분리하는 송신기 신호 생성 블록과,
    상기 생성된 송신기 신호를 이용하는 상기 다수의 송신기 중심의 TOA를 수행하여 상기 이동 표적의 위치를 탐지하는 탐지 실행 블록
    을 포함하는 다중분리 레이더에서의 이동 표적 위치 추적 장치.
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