본 논문은 능동위상배열 레이더가 여러 개의 표적을 탐지/추적하기에 효과적인 수신빔 구조에 대해 기술하고 있다. 위상배열 레이더가 갖는 특성 중 하나는 원하는 방향으로 빔을 조향하고, 디지털적으로 여러 개의 빔을 동시에 형성하는 것이다. 이와 같은 디지털 빔 형성 수신빔 구조를 통해서 동시 다발적으로 발생하여 접근하는 위협 표적을 빠르고 정확하게 탐지하는 방식을 제안한다. 본 논문에서 제안된 기법들은 시뮬레이션을 통해서 표적의 탐지 정확도 성능을 제시한다.
본 논문에서는 디지털 능동위상배열 안테나를 간략히 소개하고 주 빔의 부엽을 차단하기 위해 적용된 이중 채널 부엽 차단 빔 형성 방법에 대해 기술하였다. 그리고 안테나 주 빔 및 부엽 차단 빔 설계 결과와 안테나 근접전계 측정 결과로부터 안테나 성능을 검증하였다. 다음으로 기존의 이중 채널 부엽 차단 빔 운용 방식 보다 채널수를 줄이기 위해 단일 채널 부엽 차단 빔 형성 방법을 제안하고, 제안한 방법으로 부엽 차단 안테나에 대한 소자별 가중치 분포를 설계하였다. 마지막으로 설계된 단일 채널 부엽 차단 빔 패턴과 차단 능력을 검증하고 이중 채널 부엽 차단 빔과 비교하였다. 또한, 디지털 능동위상배열 안테나의 수신 근접전계 시험을 통해 측정한 이중 채널 부엽 차단 빔과 제안된 단일 채널 부엽 차단 빔 패턴 및 부엽 차단 성능을 비교/검증함으로써 제안된 부엽 차단 빔 형성 방법에 대한 유효성을 확인하였다.
It is difficult to perform automatic formation flight of UAV (Unmanned Aerial vehicle) when GPS (Global Positionig System) is out of order or has a system error, since the relative position estimation in the flight group is impossible in that case. In this paper, we design a relative localization system for the automatic formation flight of UAV. For this purpose, we adopt digital beam forming (DBF) to estimate the angle with the central controller of the flight group and Particle Filtering scheme to compensate the estimation error of ToA (time of arrival) method. Computer simulation results present a proper distance between the central controller and a following unit to maintain the automatic formation flight.
For an adaptive cruise control (ACC) stop-and-go system in automotive applications, three radar sensors are needed because two 24 GHz short range radars are used for object detection in an adjacent lane, and one 77 GHz long-range radar is used for object detection in the center lane. In this letter, we propose a single sensor-based 24 GHz radar with a detection capability of up to 150 m and ${\pm}30^{\circ}$ for an ACC stop-and-go system. The developed radar is highly integrated with a high gain patch antenna, four channel receivers with GaAs RF ICs, and back-end processing board with subspace based digital beam forming algorithm.
본 논문에서는 수신 측에서 Digital Beam Forming 기술을 응용한 새로운 개념의 차량 충돌 방지용 레이더를 소개한다. 이는 기존의 기술보다 더 넓은 범위에서 차량 탐색이 가능하고, 고해상도를 가지면서, 한 측정 단위 셀 내에서 여러 개의 물체를 찾아낼 수 있다. 제안된 방법은 기존 차량충돌 방지용 레이더의 송수신 안테나에 있어서의 많은 제약을 극복할 수 있는 방법이다.
The lateral resolution in an ultrasound imaging system is one of the most important factors for quality of the image and is determined by the beam focusing. For the better lateral resolution SDF(Sampled Delay Focusing) capable of digital focusing was proposed. The second-order sampling, one of band-width sampling methods, is suggested as being the best suitable for SDF because it allows total digital processing and is simple and economical. By proving that it introduces too much error, this article shows the second-order sampling is not appropriate for sampling of the wide-band signal generally used in ultrasound imaging systems. Also, this article suggests new sampling methods that maintain the advantages and reduce the unavoidable errors of the second-order sampling method. From computer simulation it is expected that the proposed methods reduce the errors of the second-order sampling method and can be used in real applications.
항공기 능동 위상 배열(AESA) 레이더에 적용할 수 있는 레이더 안테나 부배열 채널 구성 및 보정에 대한 내용을 기술하였다. 설계된 부배열 채널 구조의 성능시험을 위하여 디지털 빔 형성이 가능한 12개 부배열 채널을 갖는 AESA 레이더 시연기(demonstrator)를 설계하고 제작하였다. 제작한 부배열 채널에서는 채널 간 크기 및 위상 오차가 필수적으로 발생하게 된다. 본 논문에서는 부배열 채널 간 발생하는 오차를 보정하는 방법을 제안하였다. 오차 보정후 채널의 신호 레벨과 모노펄스 기울기를 측정하여 보정된 효과를 확인하였다. 채널 보정 후 부배열 채널로 형성된 디지털 모노펄스 채널을 검증하기 위하여 별도로 구성된 아날로그 모노펄스 채널과 성능을 비교하였다. AESA 레이더 시연기의 성능 확인을 위하여 지상에서 원전계(far field) 시험을 수행하였다. 표적 모의 장치를 이용하여 단일 표적을 생성하고, 동일한 파형 및 탐색 조건하에서 탐지 및 추적시험을 수행하였다. 설계된 12개 부배열 채널 신호로 구성한 디지털 모노펄스 채널의 표적 탐지 추적 성능이 기존 아날로그 모노펄스 채널의 성능과 유사함을 확인하였다. 또한, 부엽으로 입사하는 재머 신호에 대하여 부배열 채널에서 적응 빔 형성(adaptive beam-forming) 기능이 효과적으로 동작함을 확인하였다.
GPS receivers can be disrupted by intentional or unintentional jamming, then it is unable to receive GPS signals and it is impossible to get the correct navigation results. Anti-jamming schemes using array antennas are being studied well due to high performance of those, and the efforts to apply them to GPS receiver are also being done. A GPS receiver structure for a multiple beam-forming scheme among those schemes has been proposed in this paper, and the performance is also compared with that using a general GPS receiver structure. For a general GPS receiver structure, each satellite signal which is formed by a beam-forming scheme is summed to be processed in a part of digital signal processing. For a proposed GPS receiver structure, however, each satellite signal is respectively processed by a designated channel in a part of digital signal processing. Finally, it is confirmed that the proposed GPS receiver structure is superior to a general GPS receiver structure in a point of the carrier to noise power ratio and the navigation accuracy using a software platform.
적응 빔포밍(beam-forming)기법은 디지털보청기 시스템에서 노이즈를 제거하기 위한 적절한 방식이다. 적응 빔포밍 기법은 디지털 신호처리프로세서의 발전과 더불어 최근에 주목을 받고 있는 방식으로 신호처리 과정에서 일반적으로 LMS(Least Mean Square)알고리즘을 사용하여 웨이트 벡터를 업데이트 시킨다. 본 논문에서는 신호의 환경에 따라 적응상수가 변화하는 가변스텝사이즈 알고리즘을 적용한 고속 웨이블렛 기반 적응알고리즘를 제안한다. 제안한 알고리즘을 적응 빔포머 방식인 디지털보청기 시스템에 적용하여 기존 시간영역 알고리즘과 그 특성을 비교하여 그 결과 제안한 알고리즘이 디지털보청기 시스템에 적합함을 입증한다. 그리고 제안한 알고리즘은 계산량에서도 시스템의 환경변화에도 안정하게 수렴한다는 장점이 있는 것을 보인다.
소자 단위에서 디지털로 신호를 수신하는 완전 디지털 수신 능동위상배열안테나는 최종적인 수신 빔을 디지털 빔형성 방법으로 합성하므로 일반적인 근접전계 시험 방법을 적용하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 완전 디지털 수신 능동위상배열안테나를 시험하기 위한 근접전계 수신 시험 구성과 방법을 제시하였다. 또한, 디지털 빔 합성 과정과 잡음 합성 과정을 토대로 근접전계 수신 시험을 통해 수신 빔 패턴 뿐 아니라, 수신 성능을 대표하는 안테나의 이득 대비시스템 잡음 온도의 비(G/T)를 측정하는 방법을 제시하고, 실제 개발된 L-밴드 장거리레이다용 완전 디지털 수신 능동위상배열안테나를 이용하여 검증한 결과를 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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