KR102071493B1 - 다중 수신빔 형성 시스템 및 방법 - Google Patents

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채희덕
박종국
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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

본 발명은 레이더 신호들을 보상한 후 이 레이더 신호들을 기초로 다중 디지털 수신빔을 형성하는 다중 수신빔 형성 시스템 및 방법을 제안한다. 본 발명에 따른 시스템은 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 레이더 신호들을 송출하는 레이더 신호 송신부; 표적들에 반사된 레이더 신호들을 수신하는 레이더 신호 수신부; 레이더 신호들에 대한 정보를 기초로 레이더 방정식을 생성하는 레이더 방정식 생성부; 레이더 방정식에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출하는 위상 오차 추출부; 및 레이더 신호들에서 제1 위상 오차 및 제2 위상 오차를 보상하는 위상 오차 보상부를 포함하는 레이더 신호 보상 제어 장치; 및 레이더 신호들을 기초로 다중 수신빔을 형성하는 다중 수신빔 형성부를 포함한다.

Description

다중 수신빔 형성 시스템 및 방법 {System and method for forming multi-beam}
본 발명은 레이더 신호들을 보상하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 송신 안테나들을 이용하여 레이더 신호들을 순차적으로 송신하는 시스템에서 레이더 신호들을 보상하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 보상된 레이더 신호들을 기초로 다중 수신빔을 형성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
다중 표적을 동시에 탐지하고 추적하기 위한 대부분의 센서는 높은 분해능과 탐지 거리 성능을 요구한다. 또한 수신 빔에 디지털 빔 형성 기법을 적용하여 다수의 빔을 동시에 생성해야 한다. 이러한 요구 사항을 만족시키기 위해서는 좁은 빔폭을 갖는 고이득/저부엽의 안테나 빔이 필요하며, 이를 위해 일반적으로 수십개의 단일 복사 소자들을 배열함으로써 안테나 개구면의 크기를 크게 한다.
그러나 배열한 복사 소자의 개수가 늘어날수록 시스템의 채널 개수 또한 증가하여 복잡도 및 비용이 증가하게 된다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위해 순차 송신 방식의 송수신 시스템이 개발/적용되기 시작하여 성능은 동일하게 유지하면서 채널의 수는 1/3 이하로 줄일 수 있었다.
하지만 이동하는 표적을 탐지하는 데에 있어 신호를 순차적으로 송수신하는 동안 발생하는 시간차에 의해 수신빔에 위상 오차가 발생하게 된다. 또한 안테나 개구면의 크기에 비해 상대적으로 가까이 있는 표적을 탐지할 때도 안테나에서 방사된 신호가 평면파 조건을 만족하지 못하여 위상 오차가 발생한다. 이 2가지 위상 오차에 의해 최종 형성된 수신 신호에 높은 부엽이 발생하거나 메인 로브가 왜곡되고 빔 지향 정확도가 떨어지는 등 전체적인 시스템 성능이 저하된다.
한국공개특허 제2016-0078066호 (공개일: 2016.07.04.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이동 표적에 의한 위상 오차와 근거리 표적에 의한 위상 오차를 기초로 레이더 신호들을 보상하는 레이더 신호 보상 제어 장치 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 보상된 레이더 신호들을 기초로 다중 디지털 수신빔을 형성하는 다중 수신빔 형성 시스템 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 송출된 레이더 신호들이 표적들에 반사되어 수신되면 상기 레이더 신호들에 대한 정보를 기초로 레이더 방정식을 생성하는 레이더 방정식 생성부; 상기 레이더 방정식에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 상기 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출하는 위상 오차 추출부; 및 상기 레이더 신호들에서 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 보상하는 위상 오차 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 보상 제어 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 레이더 방정식 생성부는 상기 레이더 신호들에 대한 정보로 상기 송신 안테나들 중에서 선택된 기준 송신 안테나와 상기 표적들 중에서 선택된 기준 표적 사이의 거리, 상기 표적들에 반사된 레이더 신호들을 수신하는 수신 안테나들 중에서 선택된 기준 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리, 상기 송신 안테나들의 패턴 및 상기 수신 안테나들의 패턴을 이용한다.
바람직하게는, 상기 레이더 방정식 생성부는 미리 정해진 기준에 따라 함께 배열되어 있는 상기 송신 안테나들과 상기 수신 안테나들 중에서 일단에 위치하는 송신 안테나를 상기 기준 송신 안테나로 이용하며, 타단에 위치하는 수신 안테나를 상기 기준 수신 안테나로 이용한다.
바람직하게는, 상기 위상 오차 추출부는 상기 레이더 방정식에 포함된 기준 송신 안테나와 기준 표적 사이의 거리 및 기준 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리를 근사화한 후 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 추출한다.
바람직하게는, 상기 위상 오차 추출부는 테일러 급수(taylor series)를 이용하여 상기 기준 송신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리 및 상기 기준 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리를 근사화한다.
바람직하게는, 상기 위상 오차 보상부는 상기 제1 위상 오차로 상기 제1 표적의 반경 방향 속도(radial velocity)와 관련된 위상 오차를 보상한다.
바람직하게는, 상기 위상 오차 보상부는 상기 제1 위상 오차와 상기 제1 위상 오차의 역수를 곱셈하여 상기 제1 위상 오차를 보상하며, 상기 제2 위상 오차와 상기 제2 위상 오차의 역수를 곱셈하여 상기 제2 위상 오차를 보상한다.
바람직하게는, 상기 위상 오차 보상부는 전파 상수, 상기 제1 표적의 반경 방향 속도, 상기 송신 안테나들의 신호 전송 간격, 및 상기 송신 안테나들의 개수를 기초로 상기 제1 위상 오차를 보상하며, 상기 전파 상수, 상기 송신 안테나들과 수신 안테나들을 포함하는 송수신 시스템과 상기 제1 표적 사이의 거리, 상기 송수신 시스템과 상기 제1 표적이 형성된 각도, 상기 송신 안테나들의 위치 및 상기 수신 안테나들의 위치를 기초로 상기 제2 위상 오차를 보상한다.
또한 본 발명은 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 송출된 레이더 신호들이 표적들에 반사되어 수신되면 상기 레이더 신호들에 대한 정보를 기초로 레이더 방정식을 생성하는 단계; 상기 레이더 방정식에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 상기 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출하는 단계; 및 상기 레이더 신호들에서 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 보상 제어 방법을 제안한다.
바람직하게는, 상기 생성하는 단계는 상기 레이더 신호들에 대한 정보로 상기 송신 안테나들 중에서 선택된 기준 송신 안테나와 상기 표적들 중에서 선택된 기준 표적 사이의 거리, 상기 표적들에 반사된 레이더 신호들을 수신하는 수신 안테나들 중에서 선택된 기준 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리, 상기 송신 안테나들의 패턴 및 상기 수신 안테나들의 패턴을 이용한다.
바람직하게는, 상기 생성하는 단계는 미리 정해진 기준에 따라 함께 배열되어 있는 상기 송신 안테나들과 상기 수신 안테나들 중에서 일단에 위치하는 송신 안테나를 상기 기준 송신 안테나로 이용하며, 타단에 위치하는 수신 안테나를 상기 기준 수신 안테나로 이용한다.
바람직하게는, 상기 추출하는 단계는 상기 레이더 방정식에 포함된 기준 송신 안테나와 기준 표적 사이의 거리 및 기준 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리를 근사화한 후 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 추출한다.
바람직하게는, 상기 추출하는 단계는 테일러 급수(taylor series)를 이용하여 상기 기준 송신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리 및 상기 기준 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리를 근사화한다.
바람직하게는, 상기 보상하는 단계는 상기 제1 위상 오차로 상기 제1 표적의 반경 방향 속도(radial velocity)와 관련된 위상 오차를 보상한다.
바람직하게는, 상기 보상하는 단계는 상기 제1 위상 오차와 상기 제1 위상 오차의 역수를 곱셈하여 상기 제1 위상 오차를 보상하며, 상기 제2 위상 오차와 상기 제2 위상 오차의 역수를 곱셈하여 상기 제2 위상 오차를 보상한다.
바람직하게는, 상기 보상하는 단계는 전파 상수, 상기 제1 표적의 반경 방향 속도, 상기 송신 안테나들의 신호 전송 간격, 및 상기 송신 안테나들의 개수를 기초로 상기 제1 위상 오차를 보상하며, 상기 전파 상수, 상기 송신 안테나들과 수신 안테나들을 포함하는 송수신 시스템과 상기 제1 표적 사이의 거리, 상기 송수신 시스템과 상기 제1 표적이 형성된 각도, 상기 송신 안테나들의 위치 및 상기 수신 안테나들의 위치를 기초로 상기 제2 위상 오차를 보상한다.
또한 본 발명은 컴퓨터에서 레이더 신호 보상 제어 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제안한다.
또한 본 발명은 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 레이더 신호들을 송출하는 레이더 신호 송신부; 표적들에 반사된 상기 레이더 신호들을 수신하는 레이더 신호 수신부; 상기 레이더 신호들에 대한 정보를 기초로 레이더 방정식을 생성하는 레이더 방정식 생성부; 상기 레이더 방정식에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 상기 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출하는 위상 오차 추출부; 및 상기 레이더 신호들에서 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 보상하는 위상 오차 보상부를 포함하는 레이더 신호 보상 제어 장치; 및 상기 레이더 신호들을 기초로 다중 수신빔을 형성하는 다중 수신빔 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 시스템을 제안한다.
바람직하게는, 상기 레이더 신호 수신부는 적어도 두개의 수신 안테나들을 이용하여 동일한 레이더 신호를 수신한다.
또한 본 발명은 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 레이더 신호들을 송출하는 단계; 표적들에 반사된 상기 레이더 신호들을 수신하는 단계; 상기 레이더 신호들에 대한 정보를 기초로 레이더 방정식을 생성하는 단계; 상기 레이더 방정식에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 상기 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출하는 단계; 상기 레이더 신호들에서 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 보상하는 단계; 및 상기 레이더 신호들을 기초로 다중 수신빔을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 방법을 제안한다.
바람직하게는, 상기 수신하는 단계는 적어도 두개의 수신 안테나들을 이용하여 동일한 레이더 신호를 수신한다.
또한 본 발명은 컴퓨터에서 다중 수신빔 형성 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제안한다.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음과 같은 효과들을 얻을 수 있다.
첫째, 신호를 순차적으로 송신하는 동안 이동 표적에 의해 발생된 수신 빔에서의 위상 오차를 보상함으로써 이동 표적을 탐지하는 것이 가능해진다.
둘째, 안테나 개구면의 크기에 비해 가까운 거리에 있는 표적 탐지시 평면파 조건을 만족하지 못하는 구면파에 의해 발생된 오차를 보상하여 수신빔의 왜곡을 개선함으로써 근거리 표적도 탐지하는 것이 가능해진다.
셋째, 실제 신호 처리 장치로 구현하여 순차 송신 방식의 송수신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 시스템의 다중 디지털 수신빔 형성 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 시스템의 좌표계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호 보상 제어 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호 보상 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 수신빔 형성 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 수신빔 형성 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
일반적으로 레이더는 안테나 개구면에서 방사하는 신호가 평면파가 되는 원거리 표적 탐지 목적으로 주로 사용되며, 평면파가 생성되지 않은 즉, 근거리장을 이용하는 근거리 표적은 탐지하지 않는다.
다중 표적 탐지와 시스템의 분해능 향상을 위해 좁은 빔폭이 필요하며 이를 위해 안테나 개구면의 크기를 크게 해야 한다. 하지만 안테나 개구면의 크기가 커질수록 평면파 조건을 만족하는 거리가 길어지며 그에 따라 최소 탐지 거리가 늘어나게 된다.
순차 송신 방식의 송수신 시스템을 이용하여 표적 탐지시 고정된 표적에 대해서는 문제없이 탐지가 가능하나, 이동하는 표적, 특히 반경(radial) 방향으로 이동하는 표적에 대해서는 수 개의 송신 안테나에서 순차적으로 신호를 송신하는 동안 표적의 이동으로 인해 수신빔 사이에 위상 오차가 발생하게 된다. 따라서 수신빔에 발생하는 높은 부엽으로 인해 시스템 성능이 저하되고 이동 표적 탐지가 어려워진다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 근거리 및 속도 오차 보상을 통한 디지털 수신빔 특성 개선 방안에 대하여 제안한다.
안테나에서 방사된 신호가 평면파 조건을 만족하지 않는 근거리에 대해서는 표적 탐지시 안테나 빔에 발생된 높은 부엽으로 인해 표적을 탐지하지 못하거나 오경보율이 매우 높아진다. 또한 이러한 안테나 빔 왜곡 현상으로 인한 시스템 성능 저하를 해결하기 위해 제시된 방법도 없다.
M개의 송신 안테나에서 시간에 따라 순차적으로 신호를 송신하고 N개의 수신 안테나에서는 표적을 맞고 되돌아온 각각의 송신 신호를 한번에 수신한다(즉, N개씩 M번 수신함). 총 M×N개의 수신 신호 한 세트를 합성하는데, 이 과정에서 표적이 이동하게 되면 수신 신호에 M번의 위상 오차가 발생하게 된다(같은 m번째 송신 신호에 대한 N개의 수신 신호는 동일한 위상을 가짐).
이와 같이 위상 오차가 발생된 신호를 합성하면 높은 부엽이 발생하고 빔 포인팅 오차(beam pointing(peak) error)가 발생하게 된다. 이 역시 근거리 표적 탐지에서와 마찬가지로 시스템의 성능을 저하시키고 오경보율을 높이게 된다.
하지만 이동 표적 탐지시 발생한 오차 보상을 위해 현재까지 제안된 방법은 다중 표적/동시 탐지를 위한 다중 디지털 수신 빔 형성에는 적용할 수 없다.
본 발명은 여러 개의 송신 센서의 순차적 송신에 의해 발생하는 표적의 근거리 및 속도에 따른 반사 특성 오차로 기인한 디지털 레이다 수신빔의 특성 열화를 개선하기 위한 오차 보상 방법에 대하여 제안한다.
이하 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 시스템의 다중 디지털 수신빔 형성 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에서 제안하는 송수신 시스템(transmitting/receiving system)은 이동 표적과 근거리 표적을 탐지하기 위해 다음 절차에 따라 다중 디지털 수신빔을 형성한다. 이하 설명은 도 1을 참조한다.
먼저 송수신 시스템은 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 신호를 외부로 송출한다(S110). 일례로 M개의 송신 안테나들을 이용하는 경우, 송수신 시스템은 1번 안테나부터 M번 안테나까지 순차적으로 이용하여 신호를 외부로 송신한다.
이후 송수신 시스템은 수신 안테나들을 이용하여 각 송출 신호를 순차적으로 수신한다(S120). 일례로 N개의 수신 안테나들을 이용하는 경우, 송수신 시스템은 각각의 송신 신호에 대해 순차적으로 한번에 N개씩 신호를 수신하여 총 M번 수신한다.
이후 송수신 시스템은 수신된 신호들을 수학적으로 표현하고 테일러 급수(taylor series)를 이용하여 이를 근사화한다(S130). 일례로 M개의 송신 안테나들과 N개의 수신 안테나들을 이용하는 경우, 송수신 시스템은 M×N개의 수신 신호들을 수학적으로 표현하여 근사화할 수 있다.
본 발명에 따른 송수신 시스템은 순차 송신 센서를 적용한 시스템이다. 순차 송신 방식의 송수신 시스템의 좌표계는 다음과 같이 정의된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 시스템의 좌표계를 설명하기 위한 참고도이다.
송수신 시스템(200)이 1번 송신 안테나(Tx Ant. #1; 210a), …, M번 송신 안테나(Tx Ant. #M; 210m) 등 M개의 송신 안테나들과 1번 수신 안테나(Rx Ant. #1; 220a), …, N번 수신 안테나(Rx Ant. #N; 210n) 등 N개의 수신 안테나들을 포함하는 경우, 송수신 시스템(200)에 구비된 배열 안테나의 위치는 다음 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112018129152935-pat00001
상기에서 (a)는 송신 안테나의 위치를 산출하는 것이고, (b)는 수신 안테나의 위치를 산출하는 것이다. 또한 (a)에서 xm Tx은 m번째 송신 안테나의 위치(position of m-th Tx Ant.)를 의미하며, dRx는 이웃하는 수신 안테나(Rx)들 사이의 거리를 의미한다. 또한 (b)에서 xn Rx은 n번째 송신 안테나의 위치(position of n-th Rx Ant.)를 의미하며, dTxRx는 인접한 송신 안테나(Tx)와 수신 안테나(Rx) 사이의 거리를 의미한다. 일례로 dTxRx는 M번째 송신 안테나와 1번째 수신 안테나 사이의 거리를 의미한다.
표적(target; 230)이 등속 이동을 한다는 가정 하에 표적(230)의 위치 정보는 다음 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112018129152935-pat00002
상기에서 R(t)=R0 + vrt를 의미하며, vr은 표적(230)의 반경(radial) 방향 속도를 의미하며, vt는 표적(230)의 접선(tangential) 방향 속도를 의미한다. 또한 R0는 송수신 시스템(200)의 중심에 위치하는 기준 안테나로부터 표적(230)까지의 거리를 의미한다. 또한 θ0는 송수신 시스템(200)의 중심에 위치하는 기준 안테나가 표적(230)을 지향할 때 회전하는 각도를 의미한다.
한편 t는 시간을 의미하며, 다음 수식을 이용하여 구할 수 있다.
t = TTx(m-1)
상기에서 TTx는 송신 안테나의 신호 송신 간격을 의미한다.
이상 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 시스템(200)의 좌표계에 대하여 설명하였다. 이상 설명한 송수신 시스템(200)의 좌표계에 대한 내용을 기초로 등속으로 이동하는 표적(230)에 대한 수신 신호를 수학적으로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112018129152935-pat00003
수학식 3은 RCS(Radar Cross Section; 레이더 반사 면적)이 일정하다고 추정할 때 신호 관점에서의 레이더 방정식(Sm,n(θ))을 나타낸 것이다.
수학식 3에서 σ는 RCS를 의미한다. Rm Tx는 송수신 시스템(200)에서 일측 최외곽에 위치하는 송신 안테나 즉, M번째 송신 안테나(210m)와 표적(230) 사이의 거리를 의미하며, Rm,n Rx는 송수신 시스템(200)에서 타측 최외곽에 위치하는 수신 안테나 즉, N번째 수신 안테나(220n)와 표적(230) 사이의 거리를 의미한다. Em Tx(θ)는 각 송신 안테나의 패턴에 대한 정보를 의미하며, En Rx(θ)는 각 수신 안테나의 패턴에 대한 정보를 의미한다. λ는 수신 신호의 파장을 의미한다. 또한 Pt는 송신 전력을 의미하며, k0는 전파 상수(wave number)를 의미한다.
한편 송수신 시스템(200)에서 일측 최외곽에 위치하는 송신 안테나와 표적(230) 사이의 거리(Rm Tx)는 수학식 4의 (a)를 이용하여 산출할 수 있으며, 송수신 시스템(200)에서 타측 최외곽에 위치하는 수신 안테나와 표적(230) 사이의 거리(Rm,n Rx)는 수학식 4의 (b)를 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112018129152935-pat00004
상기에서 xm Tx는 송수신 시스템(200)에서 송신 안테나의 위치 정보(좌표)를 의미하며, xn Rx는 송수신 시스템(200)에서 수신 안테나의 위치 정보(좌표)를 의미한다.
수학적으로 표현된 수신 신호들은 테일러 급수를 이용하여 근사화할 수 있다. 따라서 테일러 급수를 이용하여 송신 안테나와 표적(230) 사이의 거리를 근사화하면 다음과 같다. 수학식 5는 2차 항(term)까지만 확장한 경우(taylor series expansion)의 예시이다.
Figure 112018129152935-pat00005
또한 테일러 급수를 이용하여 수신 안테나와 표적(230) 사이의 거리를 근사화하면 다음과 같다. 수학식 6도 2차 항까지만 확장한 경우의 예시이다.
Figure 112018129152935-pat00006
다시 도 1을 참조하여 설명한다.
S130 단계 이후, 송수신 시스템은 근사화된 수식에서 이상적인 안테나 송수신 신호(고정 표적 및 원거리 표적), 이동 표적에 의한 오차, 근거리 표적에 의한 오차 등을 분리한다(S140).
앞서 수학식 3을 통해 등속으로 이동하는 표적(230)에 대한 수신 신호를 수학적으로 표현해 보았다. 또한 수학식 5 및 6을 통해 Rm Tx와 Rm,n Rx에 대한 근사화된 수식을 산출해 보았다.
수학식 5 및 6을 통해 근사화된 값을 수학식 3에 대입하면 다음과 같은 수학식을 얻을 수 있다.
Figure 112018129152935-pat00007
수학식 7을 참조하면, 레이더 방정식 Sm,n(θ0)는 이상적인 안테나 송수신 신호(310 ~ 320)와 이동 표적 및 근거리 표적에 의한 위상 오차(330 ~ 350)로 구분할 수 있다.
안테나와 표적(230) 사이의 거리는 신호의 크기에 미치는 영향이 매우 작으므로, 송수신 신호의 크기 인자(310)는 R0로 근사화하는 것이 가능하다. 한편 320은 좌표계 정의에 대한 송수신 개별 안테나 패턴을 의미한다.
이동 표적 및 근거리 표적에 의한 위상 오차(330 ~ 350)는 다시 표적(230)의 접선(tangential) 방향 속도에 의한 위상 오차(330), 표적(230)의 반경(radial) 방향 속도에 의한 위상 오차(340), 근거리 표적에 의한 위상 오차(350) 등으로 구분할 수 있다.
이후 송수신 시스템은 이동 표적에 의한 위상 오차, 근거리 표적에 의한 위상 오차 등을 보상한다(S150).
다중 디지털 수신빔을 형성할 때 이동 표적과 근거리 표적을 탐지하기 위해서는, M×N개의 양방향(2-way) 송수신 신호로부터 이동 표적에 의한 위상 오차와 근거리 표적에 의한 위상 오차를 보상한 후 다중 디지털 수신빔을 형성해야 한다.
일반적인 배열 안테나의 송수신 시스템이나 순차 송신 방식의 송수신 시스템으로 원거리의 고정 표적을 탐지하는 경우, 안테나에서 방사된 원전계를 이용하여 표적의 거리와 각도 방향에서의 표적 정보만 획득한다. 따라서 별도의 부엽 억제 과정 없이 다중 디지털 빔 형성 과정만 필요하다.
그러나 시스템의 복잡도 개선 및 비용 절감 등을 위해 순차 송신 방식의 센서를 이용한 송수신 시스템으로 안테나 개구면의 크기에 비해 근접한 표적 및 이동 표적 탐지시 표적을 맞고 돌아온 수신 신호에 위상 오차가 발생하여 최종 형성된 안테나 빔에 높은 부엽이 발생하고 발생된 높은 부엽으로 인해 시스템의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 근접 및 이동 표적에 의해 발생된 위상 오차를 보상하여 부엽을 억제하기 위한 방안이 필요하다.
수학식 7에 따르면, 부엽을 억제하기 위해서는 이동 표적에 의한 위상 오차(330, 340)와 근거리 표적에 의한 위상 오차(350)를 보상할 필요가 있다. 그런데 이동 표적에 의한 위상 오차(330, 340) 중 표적(230)의 접선 방향 속도에 의한 위상 오차(330)는 보상하기 어렵지만 무시해도 될 것이므로, 보상 대상에서 제외하기로 한다.
이동 표적에 의한 위상 오차(330, 340) 중 표적(230)의 반경 방향 속도에 의한 위상 오차(340)의 경우, 송수신 시스템(200)은 근사화한 수신 신호 Sm,n에서 이동 표적의 속도에 의해 발생한 위상 오차의 역수를 곱하여 표적(230)의 반경 방향 속도에 의한 위상 오차(340)를 보상한다.
일례로 송수신 시스템(200)은 M×N개의 신호 수신 후 각 표적에 대한 속도를 추출하고 추출된 값에 의해 발생된 위상의 역수를 곱함으로써 위상 오차를 보상할 수 있다. 자세하게는, 송수신 시스템(200)은 수학식 7의 340을 수학식 8로 대체함으로써 표적(230)의 반경 방향 속도에 의한 위상 오차(340)를 보상할 수 있다.
Figure 112018129152935-pat00008
또한 근거리 표적에 의한 위상 오차(350)의 경우, 송수신 시스템(200)은 근사화한 수신 신호 Sm,n에서 이동 표적의 거리에 의해 발생한 위상 오차의 역수를 곱하여 근거리 표적에 의한 위상 오차(350)를 보상한다.
일례로 송수신 시스템(200)은 M×N개의 신호 수신 후 각 표적에 대한 거리를 추출하고 추출된 값에 의해 발생된 위상의 역수를 곱함으로써 위상 오차를 보상할 수 있다. 자세하게는, 송수신 시스템(200)은 수학식 7의 350을 수학식 9로 대체함으로써 근거리 표적에 의한 위상 오차(350)를 보상할 수 있다.
Figure 112018129152935-pat00009
상기에서 θfixed는 전체 θ 범위 내에서 다중 빔의 부엽을 최소화시키는 임의의 특정 각도를 의미한다. 일례로 전체 θ 범위가 -90° ~ +90°일 때 다중 빔의 부엽을 최소화시키는 임의의 특정 각도 θfixed는 20°일 수 있다.
이후 송수신 시스템은 이동 표적에 의한 위상 오차(340)와 근거리 표적에 의한 위상 오차(350)가 보상된 수신 신호들을 기초로 다중 디지털 수신빔을 형성한다(S160). 자세하게는, 송수신 시스템은 다음 순서에 따라 다중 디지털 수신빔을 형성한다.
먼저 송수신 시스템은 송수신 안테나의 채널 정렬을 위한 행렬(channel align matrix)을 산출한다.
동일한 복사 소자라 할지라도 복사 소자들 간 이득과 위상 편차가 있다. 또한 파장보다 작은 간격으로 배열된 복사 소자들 간에는 상호 결합으로 인한 영향을 무시할 수 없기 때문에 상호 결합 영향을 보상해 주어야 한다. 이와 같이 이득, 위상 편차, 상호 결합 영향 등을 보상해 주는 과정을 안테나 채널 정렬이라고 한다. 안테나 채널 정렬 과정을 거치면 디지털 빔 형성 이후 안테나 패턴에 왜곡이 발생하지 않는 장점이 있다.
이후 송수신 시스템은 가중치 분포 윈도우(weight window)를 산출한다. 일례로 테일러(taylor) 윈도우 계수는 대각 행렬의 형태로 곱해질 수 있다.
이후 송수신 시스템은 공간 상에서의 2n-FFT를 산출한다. 수학적으로 공간 상에서의 FFT는 조향된 다중 빔을 형성한다. 여기서 i번째 빔의 조향각은 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112018129152935-pat00010
상기에서 θi steer는 i번째 빔의 조향각을 의미한다. 또한 dx는 배열 안테나들 사이의 간격을 의미한다. 본 실시예에서 dx는 이웃하는 수신 안테나(Rx)들 사이의 거리를 의미하는 것으로 해석될 수 있으므로, dRx와 동일한 값을 가질 수 있다.
이후 송수신 시스템은 수신 신호, 채널 정렬 행렬, 가중치 분포 윈도우, 공간 상에서의 2n-FFT 등을 기초로 행렬 연산을 수행하여 다중 디지털 수신빔을 형성한다. 이상적인 경우의 안테나 배열 이론에 의한 i번째 형성된 수신빔은 다음과 같다.
Figure 112018129152935-pat00011
상기에서 C는 송수신 신호의 크기 상수를 의미하며, l은 전체 수신 신호의 개수를 의미한다. 또한 Wweight,l은 가중치 분포 윈도우를 의미한다.
이상 설명한 본 발명은 다중 디지털 수신빔을 형성하는 레이더 시스템 특히 디지털 레이더 시스템에 적용될 수 있다. 또한 본 발명은 근거리 및 이동 표적을 탐지하는 시스템, 순차 송신 방식을 적용한 센서 및 시스템, 다중 표적을 동시에 탐지하기 위한 시스템 등에 적용되는 것도 가능하다.
이상 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호 보상 제어 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3에 따르면, 레이더 신호 보상 제어 장치(400)는 레이더 방정식 생성부(410), 위상 오차 추출부(420), 위상 오차 보상부(430), 제1 전원부(440) 및 제1 주제어부(450)를 포함한다.
제1 전원부(440)는 레이더 신호 보상 제어 장치(400)를 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.
제1 주제어부(450)는 레이더 신호 보상 제어 장치(400)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
레이더 방정식 생성부(410)는 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 송출된 레이더 신호들이 표적들에 반사되어 수신되면 이 레이더 신호들에 대한 정보를 기초로 레이더 방정식을 생성하는 기능을 수행한다.
레이더 방정식 생성부(410)는 레이더 신호들에 대한 정보로 송신 안테나들 중에서 선택된 기준 송신 안테나와 표적들 중에서 선택된 기준 표적 사이의 거리, 표적들에 반사된 레이더 신호들을 수신하는 수신 안테나들 중에서 선택된 기준 수신 안테나와 기준 표적 사이의 거리, 송신 안테나들의 패턴 및 수신 안테나들의 패턴을 이용할 수 있다.
레이더 방정식 생성부(410)는 미리 정해진 기준에 따라 함께 배열되어 있는 송신 안테나들과 수신 안테나들 중에서 일단에 위치하는 송신 안테나를 기준 송신 안테나로 이용할 수 있다. 또한 레이더 방정식 생성부(410)는 타단에 위치하는 수신 안테나를 기준 수신 안테나로 이용할 수 있다.
위상 오차 추출부(420)는 레이더 방정식에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차를 추출하는 기능을 수행한다. 또한 위상 오차 추출부(420)는 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출하는 기능을 수행한다.
위상 오차 추출부(420)는 레이더 방정식에 포함된 기준 송신 안테나와 기준 표적 사이의 거리 및 기준 수신 안테나와 기준 표적 사이의 거리를 근사화한 후 제1 위상 오차 및 제2 위상 오차를 추출할 수 있다.
위상 오차 추출부(420)는 테일러 급수(taylor series)를 이용하여 기준 송신 안테나와 기준 표적 사이의 거리 및 기준 수신 안테나와 기준 표적 사이의 거리를 근사화할 수 있다.
위상 오차 보상부(430)는 레이더 신호들에서 제1 위상 오차 및 제2 위상 오차를 보상하는 기능을 수행한다.
위상 오차 보상부(430)는 제1 위상 오차로 제1 표적의 반경 방향 속도(radial velocity)와 관련된 위상 오차를 보상할 수 있다.
위상 오차 보상부(430)는 제1 위상 오차와 이 제1 위상 오차의 역수를 곱셈하여 제1 위상 오차를 보상할 수 있다. 또한 위상 오차 보상부(430)는 제2 위상 오차와 이 제2 위상 오차의 역수를 곱셈하여 제2 위상 오차를 보상할 수 있다.
위상 오차 보상부(430)는 전파 상수, 제1 표적의 반경 방향 속도, 송신 안테나들의 신호 전송 간격, 및 송신 안테나들의 개수를 기초로 제1 위상 오차를 보상할 수 있다. 또한 위상 오차 보상부(430)는 전파 상수, 송신 안테나들과 수신 안테나들을 포함하는 송수신 시스템과 제1 표적 사이의 거리, 송수신 시스템과 제1 표적이 형성된 각도, 송신 안테나들의 위치 및 수신 안테나들의 위치를 기초로 제2 위상 오차를 보상할 수 있다.
다음으로 레이더 신호 보상 제어 장치(400)의 작동 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호 보상 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 송출된 레이더 신호들이 표적들에 반사되어 수신되면, 레이더 방정식 생성부(410)는 레이더 신호들에 대한 정보를 기초로 레이더 방정식을 생성한다(S510).
이후 위상 오차 추출부(420)는 레이더 방정식에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출한다(S520).
이후 위상 오차 보상부(430)는 레이더 신호들에서 제1 위상 오차 및 제2 위상 오차를 보상한다(S530).
다음으로 레이더 신호 보상 제어 장치(400)를 구비하는 다중 수신빔 형성 시스템에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 수신빔 형성 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 5에 따르면, 다중 수신빔 형성 시스템(600)은 레이더 신호 송신부(610), 레이더 신호 수신부(620), 레이더 신호 보상 제어 장치(400), 다중 수신빔 형성부(630), 제2 전원부(640) 및 제2 주제어부(650)를 포함한다.
제2 전원부(640)는 다중 수신빔 형성 시스템(600)을 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.
제2 주제어부(650)는 다중 수신빔 형성 시스템(600)을 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
레이더 신호 송신부(610)는 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 레이더 신호들을 송출하는 기능을 수행한다.
레이더 신호 수신부(620)는 표적들에 반사된 레이더 신호들을 수신하는 기능을 수행한다.
레이더 신호 수신부(620)는 적어도 두개의 수신 안테나들을 이용하여 동일한 레이더 신호를 수신할 수 있다.
레이더 신호 보상 제어 장치(400)는 레이더 신호들에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 보상하는 기능을 수행한다. 레이더 신호 보상 제어 장치(400)는 이를 위해 레이더 방정식 생성부(410), 위상 오차 추출부(420) 및 위상 오차 보상부(430)를 포함할 수 있다.
레이더 신호 보상 제어 장치(400)에 대해서는 도 3을 참조하여 전술하였는 바, 여기서는 그 자세한 설명을 생략한다.
다중 수신빔 형성부(630)는 레이더 신호 보상 제어 장치(400)에 의해 제1 위상 오차 및 제2 위상 오차가 보상된 레이더 신호들을 기초로 다중 수신빔을 형성하는 기능을 수행한다.
다음으로 다중 수신빔 형성 시스템(600)의 작동 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 수신빔 형성 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
먼저 레이더 신호 송신부(610)는 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 레이더 신호들을 송출한다(S710).
이후 레이더 신호 수신부(620)는 표적들에 반사된 레이더 신호들을 수신한다(S720).
이후 레이더 신호 보상 제어 장치(400)는 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출하여 레이더 신호들에서 제1 위상 오차 및 제2 위상 오차를 보상한다(S730).
이후 다중 수신빔 형성부(630)는 레이더 신호들을 기초로 다중 수신빔을 형성한다(S740).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 송수신 시스템
400: 레이더 신호 보상 제어 장치
600: 다중 수신빔 형성 시스템

Claims (14)

  1. 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 레이더 신호들을 송출하는 레이더 신호 송신부;
    표적들에 반사된 상기 레이더 신호들을 수신하는 레이더 신호 수신부;
    상기 레이더 신호들에 대한 정보를 기초로 레이더 방정식을 생성하는 레이더 방정식 생성부; 상기 레이더 방정식에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 상기 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출하는 위상 오차 추출부; 및 상기 레이더 신호들에서 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 보상하는 위상 오차 보상부를 포함하는 레이더 신호 보상 제어 장치; 및
    상기 레이더 신호들을 기초로 다중 수신빔을 형성하는 다중 수신빔 형성부를 포함하고,
    상기 위상 오차 추출부는 상기 송신 안테나와 상기 표적들 중에서 선택된 기준 표적 사이의 거리 및 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리를 근사화한 후 상기 레이더 방정식에 대입하여 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 추출하며, 상기 대입된 레이더 방정식은 제1 수식, 제2 수식, 제3 수식 및 제4 수식의 곱으로 연결되며,
    상기 제1 수식은 상기 송신 안테나에서 송출된 레이더 신호의 송신 전력 및 반사되어 수신되는 상기 레이더 신호를 수신하기 위한 상기 수신 안테나의 수신 파장으로 형성된 송수신 신호의 크기를 나타내고, 상기 제2 수식은 상기 송신 안테나의 송출된 레이더 신호의 패턴 및 상기 수신 안테나의 반사되어 수신되는 상기 레이더 신호의 패턴을 나타내고, 상기 제3 수식은 상기 제1 표적과 관련된 방향 속도에 따른 오차인 상기 제1 위상 오차를 나타내고, 상기 제4 수식은 상기 제2 표적과 관련된 거리에 따른 오차인 상기 제2 위상 오차를 나타내고,
    상기 위상 오차 보상부는 전파 상수, 상기 제1 표적의 반경 방향 속도, 상기 송신 안테나들의 신호 전송 간격, 및 상기 송신 안테나들의 개수를 기초로 상기 제1 위상 오차를 보상하며, 상기 전파 상수, 상기 송신 안테나들과 수신 안테나들을 포함하는 송수신 시스템과 상기 제1 표적 사이의 거리, 상기 송수신 시스템과 상기 제1 표적이 형성된 각도, 상기 송신 안테나들의 위치 및 상기 수신 안테나들의 위치를 기초로 상기 제2 위상 오차를 보상하며,
    상기 다중 수신빔 형성부는 상기 제3 수식 및 상기 제4 수식을 기반으로 추출된 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차가 보상된 수신 신호들을 기반으로 다중 디지털 수신빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이더 신호 수신부는 적어도 두개의 상기 수신 안테나들을 이용하여 동일한 레이더 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이더 방정식 생성부는 상기 레이더 신호들에 대한 정보로 상기 송신 안테나들 중에서 선택된 기준 송신 안테나와 상기 표적들 중에서 선택된 기준 표적 사이의 거리, 상기 표적들에 반사된 레이더 신호들을 수신하는 상기 수신 안테나들 중에서 선택된 기준 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리, 상기 송신 안테나들의 패턴 및 상기 수신 안테나들의 패턴을 이용하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이더 방정식 생성부는 미리 정해진 기준에 따라 함께 배열되어 있는 상기 송신 안테나들과 상기 수신 안테나들 중에서 일단에 위치하는 송신 안테나를 상기 기준 송신 안테나로 이용하며, 타단에 위치하는 수신 안테나를 상기 기준 수신 안테나로 이용하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 위상 오차 추출부는 테일러 급수(taylor series)를 이용하여 상기 기준 송신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리 및 상기 기준 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리를 근사화하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 오차 보상부는 상기 제1 위상 오차로 상기 제1 표적의 반경 방향 속도(radial velocity)와 관련된 위상 오차를 보상하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 오차 보상부는 상기 제1 위상 오차와 상기 제1 위상 오차의 역수를 곱셈하여 상기 제1 위상 오차를 보상하며, 상기 제2 위상 오차와 상기 제2 위상 오차의 역수를 곱셈하여 상기 제2 위상 오차를 보상하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 시스템.
  9. 삭제
  10. 송신 안테나들을 순차적으로 이용하여 레이더 신호들을 송출하는 단계;
    표적들에 반사된 상기 레이더 신호들을 수신하는 단계;
    상기 레이더 신호들에 대한 정보를 기초로 레이더 방정식을 생성하는 단계;
    상기 레이더 방정식에서 이동하는 제1 표적과 관련된 제1 위상 오차 및 상기 송신 안테나들로부터 미리 정해진 거리 이내에 위치하는 제2 표적과 관련된 제2 위상 오차를 추출하는 단계;
    상기 레이더 신호들에서 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 보상하는 단계; 및
    상기 레이더 신호들을 기초로 다중 수신빔을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 추출하는 단계는 상기 송신 안테나와 상기 표적들 중에서 선택된 기준 표적 사이의 거리 및 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리를 근사화한 후 상기 레이더 방정식에 대입하여 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차를 추출하며, 상기 대입된 레이더 방정식은 제1 수식, 제2 수식, 제3 수식 및 제4 수식의 곱으로 연결되며,
    상기 제1 수식은 상기 송신 안테나에서 송출된 레이더 신호의 송신 전력 및 반사되어 수신되는 상기 레이더 신호를 수신하기 위한 상기 수신 안테나의 수신 파장으로 형성된 송수신 신호의 크기를 나타내고, 상기 제2 수식은 상기 송신 안테나의 송출된 레이더 신호의 패턴 및 상기 수신 안테나의 반사되어 수신되는 상기 레이더 신호의 패턴을 나타내고, 상기 제3 수식은 상기 제1 표적과 관련된 방향 속도에 따른 오차인 상기 제1 위상 오차를 나타내고, 상기 제4 수식은 상기 제2 표적과 관련된 거리에 따른 오차인 상기 제2 위상 오차를 나타내고,
    상기 보상하는 단계는 전파 상수, 상기 제1 표적의 반경 방향 속도, 상기 송신 안테나들의 신호 전송 간격, 및 상기 송신 안테나들의 개수를 기초로 상기 제1 위상 오차를 보상하며, 상기 전파 상수, 상기 송신 안테나들과 수신 안테나들을 포함하는 송수신 시스템과 상기 제1 표적 사이의 거리, 상기 송수신 시스템과 상기 제1 표적이 형성된 각도, 상기 송신 안테나들의 위치 및 상기 수신 안테나들의 위치를 기초로 상기 제2 위상 오차를 보상하며,
    상기 다중 수신빔을 형성하는 단계는 상기 제3 수식 및 상기 제4 수식을 기반으로 추출된 상기 제1 위상 오차 및 상기 제2 위상 오차가 보상된 수신 신호들을 기반으로 다중 디지털 수신빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는 상기 레이더 신호들에 대한 정보로 상기 송신 안테나들 중에서 선택된 기준 송신 안테나와 상기 표적들 중에서 선택된 기준 표적 사이의 거리, 상기 표적들에 반사된 레이더 신호들을 수신하는 상기 수신 안테나들 중에서 선택된 기준 수신 안테나와 상기 기준 표적 사이의 거리, 상기 송신 안테나들의 패턴 및 상기 수신 안테나들의 패턴을 이용하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 방법.
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 보상하는 단계는 상기 제1 위상 오차로 상기 제1 표적의 반경 방향 속도(radial velocity)와 관련된 위상 오차를 보상하며,
    상기 제1 위상 오차와 상기 제1 위상 오차의 역수를 곱셈하여 상기 제1 위상 오차를 보상하며, 상기 제2 위상 오차와 상기 제2 위상 오차의 역수를 곱셈하여 상기 제2 위상 오차를 보상하는 것을 특징으로 하는 다중 수신빔 형성 방법.
  14. 컴퓨터에서 제 10 항, 제 11 항 및 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 다중 수신빔 형성 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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