(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (45) 공고일자 2014년11월12일 (11) 등록번호 10-1460591 (24) 등록일자 2014년11월05일 (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) G01S 13/44 (2006.01) G01S 13/02 (2006.01) (21) 출원번호 10-2013-0049810 (22) 출원일자 2013 년 05 월 03 일 심사청구일자 (56) 선행기술조사문헌 KR101088053 B1* KR101234192 B1 JP2009270827 A 2013 년 05 월 03 일 * 는심사관에의하여인용된문헌 (73) 특허권자 한남대학교산학협력단 대전광역시유성구유성대로 1646 ( 전민동 ) (72) 발명자 최인식 대전유성구은구비남로 55, 703 동 1602 호 ( 지족동, 열매마을 7 단지 ) 이승재 대전대덕구계족로 663 번길 34, 306 동 506 호 ( 법동, 주공 3 단지아파트 ) (74) 대리인 홍성욱, 한승범, 유병욱, 심경식 전체청구항수 : 총 13 항 심사관 : 변영석 (54) 발명의명칭특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법및장치 (57) 요약 본발명의일실시예에따른특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법은송신기가방사한레이더신호가표적에반사되어생성된복수의레이더반사신호를수신한복수의수신기로부터복수의레이더반사신호를수집하는단계 ; 수집된복수의레이더반사신호각각으로부터복수의특성벡터를추출하는단계 ; 추출된복수의특성벡터중상이한적어도두개의특성벡터를이용하여융합특성벡터를생성하는단계 ; 및생성된융합특성벡터를이용하여표적을인식하는단계를포함한다. 대표도 - 도 4-1 -
이발명을지원한국가연구개발사업 과제고유번호 NRF-2012R1A1A4A01009094 부처명 교육과학기술부 연구관리전문기관 한국연구재단 연구사업명 지역대학우수과학자지원사업 연구과제명 저주파신호와바이스태틱레이다를동시에이용한스텔스형표적의인식에관한연구 기여율 1/1 주관기관 한남대학교 연구기간 2012.05.01 ~ 2015.04.30-2 -
특허청구의범위청구항 1 한개의송신기와상호간에상이한장소에위치하는복수의수신기로구성되는멀티스태틱레이더시스템을이용하여표적을인식하는방법에있어서, 상기송신기가방사한레이더신호가상기표적에반사되어생성된복수의레이더반사신호를수신한상기복수의수신기로부터상기복수의레이더반사신호를수집하는단계 ; 상기수집된복수의레이더반사신호각각으로부터복수의특성벡터를추출하는단계 ; 상기추출된복수의특성벡터중상이한적어도두개의특성벡터를이용하여융합특성벡터를생성하는단계 ; 및상기생성된융합특성벡터를이용하여상기표적을인식하는단계를포함하고, 상기융합특성벡터를생성하는단계는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여상기융합특성벡터를생성하는단계를포함하는것을특징으로하는특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법. 청구항 2 제1항에있어서, 상기복수의수신기는상기송신기로부터 0도, 30도, 60도, 90도, 120도및 150도중적어도하나의방향에위치하는것을특징으로하는특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법. 청구항 3 제1항에있어서, 상기복수의특성벡터를추출하는단계는상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의수신기각각의위치에서의 RCS(Radar Cross Section) 를계산하는단계 ; 및상기계산된 RCS 각각에대하여 CLEAN 알고리즘을적용하여, 상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의특성벡터를추출하는단계를포함하는것을특징으로하는특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법. 청구항 4 제3항에있어서, 상기복수의특성벡터각각은상기표적에대한산란점의크기및상기산란점간의상대적인거리정보를포함하는것을특징으로하는특성 - 3 -
벡터융합을이용한레이더표적인식방법. 청구항 5 삭제청구항 6 제1항에있어서, 상기송신기와상이한위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치하는것을특징으로하는특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법. 청구항 7 제1항에있어서, 상기융합특성벡터를생성하는단계는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치인제1 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여제1 융합특성벡터를생성하는단계 ; 및상기송신기와상이한위치인제2 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호로부터생성된특성벡터와상기제1 융합특성벡터를이용하여제2 융합특성벡터를생성하는단계를포함하는것을특징으로하는특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법. 청구항 8 제7항에있어서, 상기제1 위치의수신기는상기송신기로부터 90도방향에위치하고, 상기제2 위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치하는것을특징으로하는특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법. 청구항 9 제1항에있어서, 상기융합특성벡터를이용하여상기표적을인식하는단계는상기융합특성벡터를신경망구분기에입력함으로써상기표적을인식하는단계를포함하는것을특징으로하는특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법. 청구항 10 한개의송신기와상호간에상이한장소에위치하는복수의수신기로구성되는멀티스태틱레이더시스템을이 - 4 -
용하여표적을인식하는장치에있어서, 상기송신기가방사한레이더신호가상기표적에반사되어생성된복수의레이더반사신호를수신한상기복수의수신기로부터상기복수의레이더반사신호를수집하는신호수집부 ; 상기수집된복수의레이더반사신호각각으로부터복수의특성벡터를추출하고, 상기추출된복수의특성벡터중상이한적어도두개의특성벡터를이용하여융합특성벡터를생성하는벡터생성부 ; 및상기생성된융합특성벡터를이용하여상기표적을인식하는표적인식부를포함하고, 상기벡터생성부는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여상기융합특성벡터를생성하는것을특징으로하는벡터융합을이용한레이더표적인식장치. 청구항 11 제10항에있어서, 상기벡터생성부는상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의수신기각각의위치에서의 RCS(Radar Cross Section) 를계산하고, 상기계산된 RCS 각각에대하여 CLEAN 알고리즘을적용하여상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의특성벡터를추출하는것을특징으로하는특징벡터융합을이용한레이더표적인식장치. 청구항 12 삭제청구항 13 제10항에있어서, 상기송신기와상이한위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치하는것을특징으로하는벡터융합을이용한레이더표적인식장치. 청구항 14 제10항에있어서, 상기벡터생성부는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치인제1 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여제1 융합특성벡터를생성하고, 상기송신기와상이한위치인제2 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호로부터생성된특성벡터와상기제1 융합특성벡터를이용하여제2 융합특성벡터를생성하는것을특징으로하는벡터융합을이용한레이더표적인식장치. 청구항 15 제 14 항에있어서, 상기제 1 위치의수신기는 - 5 -
상기송신기로부터 90 도방향에위치하고, 상기제 2 위치의수신기는 상기송신기로부터 150 도방향에위치하는것을특징으로하는벡터융합을이용한레이더표적인식장치. 명세서 [0001] 기술분야 본발명의실시예들은멀티스태틱레이더구조에서사용할수있는특성벡터융합기법을이용하여표적인식 성능을향상시킬수있는레이더표적인식방법및장치에관한것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] 배경기술실제상황에서레이더를이용하여표적물을구별하고인식하는것은매우중요한일이다. 레이더표적인식에사용되는특성벡터로는크게두가지로서, 초기시간영역응답의산란점과후기시간영역의공진주파수가있다. 산란점은상대적으로큰에너지를가지고있으므로잡음에강하다는성질을가지고있다. 레이더는송신기와수신기의위치에따라모노스태틱레이더, 바이스태틱레이더, 그리고멀티스태틱레이더로분류할수있다. 송신기와수신기의위치가동일한레이더를모노스태틱레이더라하며, 송신기와수신기의위치가분리되어있는레이더를바이스태틱레이더라한다. 또한, 송신기와수신기가분리되어있으면서송수신기개수가 2개이상으로구성되어있는레이더를멀티스태틱레이더라고한다. 일반적으로레이더라하는것은보통모노스태틱레이더를일컫는말이었으며, 이는역산란신호가큰표적들을탐지하는데유리하기때문에, 그동안의레이더표적인식에관한연구는모노스태틱레이더구조를이용한표적인식연구가대부분이었다. 하지만최근에는미국, 중국, 러시아, 프랑스등세계많은나라에서레이더에탐지되지않는군사적은폐기술인스텔스 (stealth) 표적을개발함에따라그에따른위협이점증되고있다. 또한스텔스형표적은전파흡수체 (RAM : Radar Absorbing Material) 와역산란신호를최소화하는스텔스디자인 (design) 기술을이용하여모노스태틱레이더에는잘탐지가되지않는다. 기존의표적인식에관한방법으로는표적구분실험시, 모노스태틱레이더구조로부터추출된특성벡터와, 바이스태틱레이더구조로부터추출된특성벡터를각각따로사용하여모노스태틱또는바이스태틱의경우에대해서만표적구분실험을수행하였다. 또한, 그동안의연구에서는레이더표적구분실험에서실험환경적요인으로인해간단하게계산된표적이나, 축소된스케일모델을이용해측정된데이터를기반으로표적구분실험이이루어졌었다. 하지만, 최근실스케일모델을이용한표적구분에관한연구로 MIG-29기의실스케일모델을이용해미사일이없는경우와미사일이있는약간의구조적차이에대해 E-pulse 기법을이용하여표적을구분하는연구가진행되었다. 관련선행기술로는등록특허공보제10-1066069호 ( 발명의명칭 : 처리구간크기가변화를이용한레이더표적탐지방법및장치, 등록일자 : 2011년 9월 14일 ) 가있다. 발명의내용 [0007] 해결하려는과제본발명의일실시예는멀티스태틱레이더구조에서사용할수있는특성벡터융합기법을이용하여여러개의수신기로입력되는신호로부터추출된특성벡터를서로융합함으로써표적에대해더욱많은정보를획득하여레이더표적인식성능을향상시킬수있는, 특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법및장치를제공한다. [0008] 본발명이해결하고자하는과제는이상에서언급한과제 ( 들 ) 로제한되지않으며, 언급되지않은또다른과제 ( 들 ) 은아래의기재로부터당업자에게명확하게이해될수있을것이다. - 6 -
[0009] [0010] [0011] [0012] [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] [0018] [0019] [0020] [0021] [0022] 과제의해결수단본발명의일실시예에따른특성벡터융합을이용한레이더표적인식방법은한개의송신기와상호간에상이한장소에위치하는복수의수신기로구성되는멀티스태틱레이더시스템을이용하여표적을인식하는방법에있어서, 상기송신기가방사한레이더신호가상기표적에반사되어생성된복수의레이더반사신호를수신한상기복수의수신기로부터상기복수의레이더반사신호를수집하는단계 ; 상기수집된복수의레이더반사신호각각으로부터복수의특성벡터를추출하는단계 ; 상기추출된복수의특성벡터중상이한적어도두개의특성벡터를이용하여융합특성벡터를생성하는단계 ; 및상기생성된융합특성벡터를이용하여상기표적을인식하는단계를포함한다. 상기복수의수신기는상기송신기로부터 0도, 30도, 60도, 90도, 120도및 150도중적어도하나의방향에위치할수있다. 상기복수의특성벡터를추출하는단계는상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의수신기각각의위치에서의 RCS(Radar Cross Section) 를계산하는단계 ; 및상기계산된 RCS 각각에대하여 CLEAN 알고리즘을적용하여, 상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의특성벡터를추출하는단계를포함할수있다. 상기복수의특성벡터각각은상기표적에대한산란점의크기및상기산란점간의상대적인거리정보를포함할수있다. 상기융합특성벡터를생성하는단계는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여상기융합특성벡터를생성하는단계를포함할수있다. 상기송신기와상이한위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치할수있다. 상기융합특성벡터를생성하는단계는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치인제1 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여제1 융합특성벡터를생성하는단계 ; 및상기송신기와상이한위치인제2 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호로부터생성된특성벡터와상기제1 융합특성벡터를이용하여제2 융합특성벡터를생성하는단계를포함할수있다. 상기제1 위치의수신기는상기송신기로부터 90도방향에위치하고, 상기제2 위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치할수있다. 상기융합특성벡터를이용하여상기표적을인식하는단계는상기융합특성벡터를신경망구분기에입력함으로써상기표적을인식하는단계를포함할수있다. 본발명의일실시예에따른특징벡터융합을이용한레이더표적인식장치는한개의송신기와상호간에상이한장소에위치하는복수의수신기로구성되는멀티스태틱레이더시스템을이용하여표적을인식하는장치에있어서, 상기송신기가방사한레이더신호가상기표적에반사되어생성된복수의레이더반사신호를수신한상기복수의수신기로부터상기복수의레이더반사신호를수집하는신호수집부 ; 상기수집된복수의레이더반사신호각각으로부터복수의특성벡터를추출하고, 상기추출된복수의특성벡터중상이한적어도두개의특성벡터를이용하여융합특성벡터를생성하는벡터생성부 ; 및상기생성된융합특성벡터를이용하여상기표적을인식하는표적인식부를포함한다. 상기벡터생성부는상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의수신기각각의위치에서의 RCS(Radar Cross Section) 를계산하고, 상기계산된 RCS 각각에대하여 CLEAN 알고리즘을적용하여상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의특성벡터를추출할수있다. 상기벡터생성부는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여상기융합특성벡터를생성할수있다. 상기송신기와상이한위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치할수있다. 상기벡터생성부는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터 - 7 -
와, 상기송신기와상이한위치인제1 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여제1 융합특성벡터를생성하고, 상기송신기와상이한위치인제2 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호로부터생성된특성벡터와상기제1 융합특성벡터를이용하여제2 융합특성벡터를생성할수있다. [0023] 상기제 1 위치의수신기는상기송신기로부터 90 도방향에위치하고, 상기제 2 위치의수신기는상기송신기로 부터 150 도방향에위치할수있다. [0024] 기타실시예들의구체적인사항들은상세한설명및첨부도면들에포함되어있다. [0025] 발명의효과본발명의일실시예에따르면, 멀티스태틱레이더구조에서사용할수있는특성벡터융합기법을이용하여여러개의수신기로입력되는신호로부터추출된특성벡터를서로융합함으로써표적에대해더욱많은정보를획득하여레이더표적인식성능을향상시킬수있다. [0026] 도면의간단한설명 도 1 은본발명의일실시예에따른특성벡터융합을이용한표적인식장치를설명하기위해도시한블록도이 다. 도 2는본발명의일실시예에따른특성벡터융합을이용한표적인식방법을설명하기위해도시한흐름도이다. 도 3은멀티스태틱레이더를설명하기위한구조도이다. 도 4는본발명의일실시예에적용되는특성벡터융합기법을설명하기위해도시한도면이다. 도 5는이상적인점산란체를이용하여추출된특성벡터를나타낸도면이다. 도 6은각각의수신기로입력되는신호로부터추출된특성벡터만을이용한경우의표적구분성능을보여준도면이다. 도 7은두대의수신기데이터로부터추출된특성벡터융합과바이스태틱 150ㅀ에서의표적구분성능을비교한도면이다. 도 8은세대의수신기데이터로부터추출된특성벡터융합을이용한표적구분확률및표준편차를보여준도면이다. 도 9는두대의수신기에서특성벡터융합을실시한경우와세대의수신기에서특성벡터융합을실시한경우의표적구분성능을비교한도면이다. [0027] 발명을실시하기위한구체적인내용본발명의이점및 / 또는특징, 그리고그것들을달성하는방법은첨부되는도면과함께상세하게후술되어있는실시예들을참조하면명확해질것이다. 그러나, 본발명은이하에서개시되는실시예들에한정되는것이아니라서로다른다양한형태로구현될것이며, 단지본실시예들은본발명의개시가완전하도록하며, 본발명이속하는기술분야에서통상의지식을가진자에게발명의범주를완전하게알려주기위해제공되는것이며, 본발명은청구항의범주에의해정의될뿐이다. 명세서전체에걸쳐동일참조부호는동일구성요소를지칭한다. [0028] [0029] 이하에서는첨부된도면을참조하여본발명의실시예들을상세히설명하기로한다. 도 1 은본발명의일실시예에따른특성벡터융합을이용한표적인식장치를설명하기위해도시한블록도이 - 8 -
다. [0030] [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] [0040] [0041] [0042] [0043] [0044] [0045] 도 1을참조하면, 본발명의일실시예에따른특성벡터융합을이용한표적인식장치 (100) 는신호수집부 (110), 벡터생성부 (120), 표적인식부 (130), 및제어부 (140) 를포함한다. 상기신호수집부 (110) 는복수의수신기로부터복수의레이더반사신호를수집한다. 이를위해, 상기신호수집부 (110) 는상기복수의수신기각각과데이터링크를확립하여데이터를송수신할수있는환경을마련한다. 여기서, 상기복수의레이더반사신호는송신기가방사한레이더신호가표적에반사되어생성된신호를가리킨다. 이러한복수의레이더반사신호는상기복수의수신기를통해상기신호수집부 (110) 에수집된다. 참고로, 상기표적인식장치 (100) 는멀티스태틱레이더시스템을이용하는데, 이러한멀티스태틱레이더시스템은한개의송신기와상호간에상이한장소에위치하는복수의수신기로구성된다 ( 도 3 참고 ). 예를들어, 상기복수의수신기는상기송신기로부터 0도, 30도, 60도, 90도, 120도및 150도중적어도하나의방향에위치할수있다. 상기벡터생성부 (120) 는상기수집된복수의레이더반사신호각각으로부터복수의특성벡터를추출한다. 즉, 상기벡터생성부 (120) 는상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의수신기각각의위치에서의 RCS(Radar Cross Section) 를계산할수있다. 상기벡터생성부 (120) 는상기계산된 RCS 각각에대하여 CLEAN 알고리즘을적용하여상기복수의레이더반사신호로부터상기복수의특성벡터를추출할수있다. 여기서, 상기복수의특성벡터각각은상기표적에대한산란점의크기및상기산란점간의상대적인거리정보를포함할수있다 ( 도 5 참조 ). 상기 CLEAN 알고리즘은공지기술에해당하므로본명세서에서는이에대한설명은생략하기로한다. 상기벡터생성부 (120) 는상기추출된복수의특성벡터중상이한적어도두개의특성벡터를이용하여융합특성벡터를생성한다. 즉, 상기벡터생성부 (120) 는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여상기융합특성벡터를생성할수있다. 이때, 상기송신기와상이한위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치하는것이바람직하다. 다른실시예로서, 상기벡터생성부 (120) 는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치인제1 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여제1 융합특성벡터를생성할수있다. 그리고, 상기벡터생성부 (120) 는상기송신기와상이한위치인제2 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호로부터생성된특성벡터와상기제1 융합특성벡터를이용하여제2 융합특성벡터를생성할수있다. 이때, 상기제1 위치의수신기는상기송신기로부터 90도방향에위치하고, 상기제2 위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치하는것이바람직하다. 상기표적인식부 (130) 는상기생성된융합특성벡터를이용하여상기표적을인식한다. 이를위해, 상기표적인식부 (130) 는상기융합특성벡터를신경망구분기에입력할수있으며, 이로써상기표적을인식할수있다. 상기제어부 (140) 는본발명의일실시예에따른특성벡터융합을이용한표적인식장치 (100), 즉, 상기신호수집부 (110), 상기벡터생성부 (120), 상기표적인식부 (130) 등의동작을전반적으로제어할수있다. 한편, 상기표적인식장치 (100) 는상기복수의레이더반사신호를수집시상기수신기의위치 ( 각도 ) 별로분류하여, 표적인식성능이가장좋은위치의수신기로부터수신된레이더반사신호만을추출할수도있다. 상기표적인식장치 (100) 는상기추출된레이더반사신호로부터특성벡터를추출하여이를융합함으로써상기표적을인식할수도있다. [0046] 도 2 는본발명의일실시예에따른특성벡터융합을이용한표적인식방법을설명하기위해도시한흐름도이 다. - 9 -
[0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] [0057] [0058] 도 2를참조하면, 단계 (210) 에서상기멀티스태틱레이더시스템은한개의송신기를통해레이더신호를방사한다. 다음으로, 단계 (220) 에서상기멀티스태틱레이더시스템은상이한위치의수신기들을통해상기레이더신호가상기표면에반사되어생성된복수의레이더반사신호를수신한다. 다음으로, 단계 (230) 에서상기표적인식장치는상기수신기들로부터복수의레이더반사신호를수집한다. 다음으로, 단계 (240) 에서상기표적인식장치는상기수집된레이더반사신호들로부터복수의특성벡터를추출한다. 즉, 상기표적인식장치는상기레이더반사신호들로부터상기수신기들각각의위치에서의 RCS(Radar Cross Section) 를계산할수있다. 이어서, 상기표적인식장치는상기계산된 RCS 각각에대하여 CLEAN 알고리즘을적용하여상기레이더반사신호들로부터상기복수의특성벡터를추출할수있다. 여기서, 상기복수의특성벡터각각은상기표적에대한산란점의크기및상기산란점간의상대적인거리정보를포함할수있다 ( 도 5 참조 ). 다음으로, 단계 (250) 에서상기표적인식장치는상기추출된복수의특성벡터중상이한적어도두개의특성벡터를이용하여융합특성벡터를생성한다. 즉, 상기표적인식장치는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여상기융합특성벡터를생성할수있다. 이때, 상기송신기와상이한위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치하는것이바람직하다. 또달리, 상기표적인식장치는상기송신기와동일한위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터와, 상기송신기와상이한위치인제1 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호에대응되는특성벡터를이용하여제1 융합특성벡터를생성할수있다. 이어서, 상기표적인식장치는상기송신기와상이한위치인제2 위치의수신기로부터수신된레이더반사신호로부터생성된특성벡터와상기제1 융합특성벡터를이용하여제2 융합특성벡터를생성할수있다. 이때, 상기제1 위치의수신기는상기송신기로부터 90도방향에위치하고, 상기제2 위치의수신기는상기송신기로부터 150도방향에위치하는것이바람직하다. 다음으로, 단계 (260) 에서상기표적인식장치는상기생성된융합특성벡터를이용하여상기표적을인식한다. 이를위해, 상기표적인식장치는상기융합특성벡터를신경망구분기에입력할수있으며, 이를통해상기표적을인식할수있다. [0059] [0060] [0061] 이하에서는본발명의일실시예에서제안하는방법의성능을검증하기위한실험예를도 3 내지도 9를참조하여자세히설명하기로한다. 본발명의일실시예에서제안하는방법의성능을검증하기위해, 먼저세가지의서로다른전투기의실스케일캐드모델들에대해한대의송신기와여러대의수신기로구성된멀티스태틱레이더구조에서표적들의 RCS를계산하였다. 계산된 RCS로부터시간영역의 1차원 FFT 기반의 CLEAN 알고리즘을이용하여표적의특성벡터인산란점정보를추출하였다. 추출된특성벡터는신경망구분기의입력으로사용되어세가지서로다른시뮬레이션환경을가정하고표적구분실험을수행하였다. 먼저, 한개의수신기데이터로부터추출된특성벡터만을사용한경우, 그리고두개의수신기데이터로부터추출된특성벡터를융합하여사용한경우, 마지막으로세개의수신기데이터로부터추출된특성벡터를융합하여사용한경우를가정하여각각의경우에서표적구분 ( 인식 ) 성능을비교분석하였다. [0062] 본발명의일실시예에사용되는멀티스태틱레이더구조는도 3과같이한대의송신기 (Tx)(310) 와최대세대의수신기 (Rx1, Rx2, Rx3)(310, 320, 330) 를갖는멀티스태틱레이더구조를사용한다. 하나의송신기 Tx(310) 는 0ㅀ에고정되고, 첫번째수신기 Rx1(310) 의위치는 0ㅀ로모노스태틱레이더구조를갖는다. 두번 - 10 -
째, 세번째수신기 Rx2(320) 와 Rx3(330) 는바이스태틱레이더구조를가지며, 각각 30 ㅀ, 60 ㅀ, 90 ㅀ, 120 ㅀ, 150 ㅀ에위치한다. [0063] [0064] [0065] [0066] [0067] 표적인식성능을향상시키기위하여본발명의일실시예에서제안하는특성벡터융합기법의전체적인블록도는도 4에나와있는것과같이먼저, 다양한수신기 (310, 320, 330) 각도에서의멀티스태틱 RCS를계산하는데, 본발명의일실시예에서는표적 (301) 의 RCS를획득하기위하여시뮬레이션툴을이용한다. 사용된모델들은실제크기와거의비슷한실스케일의캐드데이터를사용하였다. 각표적 (301) 에대해 RCS를계산하기위해, 본실시예에서는 EM(Electro Magnetic) 해석시뮬레이션툴중하나인 FEKO를이용한다. RCS 계산기법으로는 PO(Physical Optics) 기법을사용한다. 사용된주파수범위는 150MHz에서 2MHz 간격으로 404MHz까지 128 포인트로샘플링하였으며, 편파각은 90ㅀ로서, HH의선형편파만을고려한다. RCS 계산시송신기 (310) 를 0 에고정하고, 수신기 (310, 320, 330) 의위치를 30 간격으로이동시켜 0, 30, 60, 90, 120, 150 로두어다양한위치에서의멀티스태틱 RCS를계산한다. 이때, 표적 (301) 의측면각 (aspect angle) 은표적 (301) 의머리부분을 0 로봤을때, 0 부터 2 간격으로 150 까지 76개의각도에서계산한다. 다음으로, 계산된각각의 RCS로부터시간영역의 1차원 FFT 기반의 CLEAN 알고리즘을이용하여모든수신기 (310, 320, 330) 로입력되는신호로부터각각의특성벡터 (Feature Extraction) 를추출한다 (410). 본발명의일실시예에서는주로고주파영역에서관찰되는산란점을추출하기위해 FFT 기반의 CLEAN 알고리즘을이용하여표적 (301) 의산란점정보를추출하고, 표적 (301) 구분을위한특성벡터로추출된산란점의크기와상대적인거리정보를사용한다. 추출된특성벡터 f는다음의수학식 1과같이정의된다. 수학식 1 [0068] [0069] 여기서, 값을갖는는순서대로정렬된크기의절대값이다. 또한, 값을갖는 는오름차순으로정렬된과사이의상대적인거리이다. 이러한특성벡터는중복으로인해첫번째산란 점과다른산란점들간에상대적인거리를사용한다. 도 5 는 일때, 이상적인점산란체를이용하여추 출된특성벡터의예를보여준다. 이렇게추출된특성벡터들은융합단계 (Combining of Feature Vectors)(420) 를거치게된다. 특성벡터의융합단계 (420) 에서는각각의수신기 (310, 320, 330) 에서추출된특성벡터를서로융합하여사용하기때문에표적 (301) 에대한정보를더많이획득할수있다. [0070] 본발명의일실시예에서는특성벡터융합시에특성벡터두개를하나로융합한경우와, 특성벡터세개를 융합한경우에대해표적구분실험을수행한다. 먼저, 수신기 Rx1(310) 의신호로부터추출된특성벡터와수 신기 Rx2(320) 의신호로부터추출된특성벡터가융합된특성벡터 f C1 은수학식 2 와같이정의된다. 수학식 2 [0071] [0072] 수학식 2 에서, f Rx1 은수신기 Rx1(310) 으로입력되는신호로부터추출된특성벡터이며, f Rx2 는수신기 Rx2(320) 로입력되는신호로부터추출된특성벡터를의미한다. 즉, 모노스태틱레이더구조로부터추출된특성벡터와바이스태틱레이더구조로부터추출된특성벡터를융합시켜하나의특성벡터로만든다. 이렇게융합된정보들은다시신경망구분기 (Classifier)(430) 의입력으로사용되어최종적으로표적 (301) 을구분 (Target Classification) 하게된다 (440). 본발명의일실시예에서는 2개의은닉층을가지고있는 MLP 신경망을이용한다. - 11 -
[0073] 다음으로는, 표적 (301) 에대한정보가많아질수록표적구분성능에어떠한영향을미치는지확인하기위해앞 에서융합된특성벡터 f C1 에중복되지않는다른수신기위치 Rx3(330) 에서의특성벡터를더추가하여사용한 다. 따라서, Rx1(310) 의신호로부터추출된특성벡터와 Rx2(320), Rx3(330) 의신호로부터추출된특성벡터가 융합된특성벡터 f C2 는수학식 3 과같이정의된다. 수학식 3 [0074] [0075] 수학식 3 에서 f C1 은상기수학식 2 에서정의된 Rx1(310) 의신호로부터추출된특성벡터와 Rx2(320) 의신호로부 터추출된특성벡터두개가융합된특성벡터이며, f Rx3 는앞에서융합된 f Rx2 에중복되지않는다른위치에서 Rx3(330) 의신호로부터추출된특성벡터를의미한다. 즉, 특성벡터 f Rx1 과특성벡터 f Rx2 가융합되어생성된 특성벡터 f C1 을특성벡터 f Rx3 와융합시켜특성벡터 f C2 를생성한다. [0076] 본발명의일실시예에서는멀티스태틱레이더구조를이용하여세가지서로다른경우를가정하고표적구분 실험을수행한다. [0077] [0078] [0079] 이에대한첫번째실시예로, 각각의수신기로입력되는신호로부터추출된특성벡터만을사용한다. 표적구분을위해추출된특성벡터는수신기위치 0, 30, 60, 90, 120, 150 에서의특성벡터로총여섯가지이다. 도 6은각각의수신기로입력되는신호로부터추출된특성벡터만을이용한경우의표적구분성능을보여준다. 모든각도에서추출된특성벡터데이터를신경망의학습및테스트데이터로사용하며, 20 회의몬테카를로시뮬레이션을수행한다. 실험결과, 도 6과같이수신기의위치에따라서표적구분성능에많은차이가있으며, 이는바이스태틱레이더운용시송 / 수신기의위치가표적구분성능에상당한영향을미친다는것을보여준다. 또한, 각각의수신기위치중에서 150 에서의표적구분성능이가장우수하며, 이때표적구분성능이 SNR 10dB일때, 모노스태틱 (Rx1 = 0 ) 의경우보다약 12% 정도더좋은성능을갖는것을확인할수있다. [0080] [0081] [0082] [0083] 두번째실시예로서, 수신기 Rx1(310) 과 Rx2(320) 에입력되는신호로부터추출된특성벡터두개를융합하여사용한다. 본발명의일실시예에따른표적인식성능을검증하기위해, 두대의수신기 Rx1(310), Rx2(320) 의신호로부터추출된특성벡터를융합한경우의표적구분성능을앞에서의실험에서가장좋은성능을보였던수신기위치 150 에서의표적구분성능과비교해본다. 융합된특성벡터는상기수학식 2에나와있듯이수신기 Rx1(310) 으로입력되는신호로부터추출된특성벡터에, 수신기 Rx2(320) 로입력되는신호로부터추출된모든위치에서의특성벡터를추가하여사용한다. 앞에서와마찬가지로 20회의몬테카를로시뮬레이션을수행한다. 실험의결과, 도 7과같이 Rx1(310) 의위치 0ㅀ와 Rx2(320) 의위치 30 의특성벡터를융합하여생성한융합벡터를이용했을경우와 Rx1(310) 의위치 0 와 Rx2(320) 의위치 120 의특성벡터를융합하여생성한융합벡터를이용했을경우는 SNR이 0dB일때부터 20db일때까지 Rx2(320) 의위치 150 특성벡터를이용했을경우보다표적구분성능이떨어졌지만, SNR이 20dB 이상일때에는 Rx2(320) 의위치 150 특성벡터를이용하는경우보다표적구분성능이좋다. 또한, 그와같은경우를제외하고는 Rx1(310) 과 Rx2(320) 의특성벡터융합을이용했을경우가 Rx2(320) 의위치 150 특성벡터를이용했을경우보다항상더좋은성능을보이는것을확인할수있다. 한편, 특성벡터융합시에다섯가지조합중에서 Rx1(310) 의위치 0ㅀ와 Rx2(320) 의위치 150ㅀ의조합이가장좋은성능을갖는것을확인할수있다. - 12 -
[0084] [0085] 세번째실시예로서는, 수신기 Rx1(310), Rx2(320), Rx3(330) 에입력되는신호로부터추출된특성벡터세개를융합하여사용한경우를가정하고각각의경우에서표적구분성능을비교분석한다. 본발명의일실시예에서는표적에대한정보가더많아질수록표적구분성능에어떠한영향을미치는지확인하기위해, 앞에서의표적구분실험에서더나아가 Rx1(310), Rx2(320), Rx3(330) 의수신기로입력되는신호로부터추출된총세개의특성벡터를하나로융합한경우에대해표적구분실험을진행한다. 즉, 상기수학식 3과같이 Rx1(310) 과 Rx2(320) 로입력되는신호로부터추출된특성벡터가융합된특성벡터에중복되지않는다른 Rx3(330) 위치에서의특성벡터를하나더추가하여표적구분실험을수행한다. [0086] [0087] [0088] [0089] 도 8은세개의특성벡터를하나로융합하여사용한경우에대한표적구분확률및표준편차를보여주고있다. 이것또한앞에서와마찬가지로 20회의몬테카를로시뮬레이션을수행한다. 참고로, 도 8에서상기표적구분확률은 % 로표시된값을가리키고, 상기표준편차는 () 안에표시된값을가리킨다. 실험결과, 도 8을보면 SNR이 25dB 이상에서는열가지의모든경우에서 90% 이상의표적구분확률을보여주고있으며, Rx1(310) 의위치 0, Rx2(320) 의위치 90, Rx3(330) 의위치 150 에서의특성벡터를융합한경우에서가장우수한표적구분성능을보임을확인할수있다. 또한, 세개의특성벡터를융합한경우에서의성능이특성벡터융합을이용하지않은경우보다모든경우에서더좋은표적인식성능을갖는것을확인할수있다. 마지막으로, 도 9는앞에서진행되었던실험들의결과를바탕으로특성벡터융합에서가장좋은성능을보였던경우의표적구분성능을비교한그림을보여준다. 도 9를보면 Rx1(310) 의위치 0, Rx2(320) 의위치 150 에서추출된두개의특성벡터를융합하여사용한경우보다 Rx1(310) 의위치 0, Rx2(320) 의위치 90, Rx3(330) 의위치 150 에서추출된세개의특성벡터를융합하여사용한경우가더좋은성능을갖는것을확인할수있다. 다시말해서, 두개의특성벡터를융합한것보다세개의특성벡터를융합한것이 SNR에상관없이더좋은표적인식성능을보이는것을알수있다. 따라서, 본발명의일실시예에서는멀티스태틱레이더의특성벡터융합을이용함으로써표적인식성능이향상됨을확인할수있었으며, 두개의특성벡터를융합한경우보다세개의특성벡터를융합한경우가더좋은표적인식성능을보이는것을확인할수있었다. 그러므로, 더많은특성벡터를융합할수록표적인식성능이좋아지는것을확인할수있다. [0090] 본발명의실시예들은다양한컴퓨터로구현되는동작을수행하기위한프로그램명령을포함하는컴퓨터판독가능매체를포함한다. 상기컴퓨터판독가능매체는프로그램명령, 로컬데이터파일, 로컬데이터구조등을단독으로또는조합하여포함할수있다. 상기매체는본발명을위하여특별히설계되고구성된것들이거나컴퓨터소프트웨어당업자에게공지되어사용가능한것일수도있다. 컴퓨터판독가능기록매체의예에는하드디스크, 플로피디스크및자기테이프와같은자기매체, CD-ROM, DVD와같은광기록매체, 플롭티컬디스크와같은자기-광매체, 및롬, 램, 플래시메모리등과같은프로그램명령을저장하고수행하도록특별히구성된하드웨어장치가포함된다. 프로그램명령의예에는컴파일러에의해만들어지는것과같은기계어코드뿐만아니라인터프리터등을사용해서컴퓨터에의해서실행될수있는고급언어코드를포함한다. [0091] [0092] 지금까지본발명에따른구체적인실시예에관하여설명하였으나, 본발명의범위에서벗어나지않는한도내에서는여러가지변형이가능함은물론이다. 그러므로, 본발명의범위는설명된실시예에국한되어정해져서는안되며, 후술하는특허청구의범위뿐아니라이특허청구의범위와균등한것들에의해정해져야한다. 이상과같이본발명은비록한정된실시예와도면에의해설명되었으나, 본발명은상기의실시예에한정되는것은아니며, 이는본발명이속하는분야에서통상의지식을가진자라면이러한기재로부터다양한수정및변형이가능하다. 따라서, 본발명사상은아래에기재된특허청구범위에의해서만파악되어야하고, 이의균등또는등가적변형모두는본발명사상의범주에속한다고할것이다. 부호의설명 - 13 -
[0093] 110: 신호수집부 120: 벡터생성부 130: 표적인식부 140: 제어부 도면 도면 1 도면 2-14 -
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