KR102084210B1

KR102084210B1 - 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법

Info

Publication number: KR102084210B1
Application number: KR1020190001363A
Authority: KR
Inventors: 김소연; 김상원; 이동근; 정운섭
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2019-01-04
Publication date: 2020-03-03
Also published as: US11307290B2; US20200217927A1

Abstract

전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법이 개시된다. 상기 방법은, 외부의 레이더로부터 레이더 신호를 수신하는 단계; 수신된 레이더 신호의 PRI(Pulse Repetition Interval, PRI) 특성에 근거하여, 동기 재밍신호의 개수를 결정하는 단계; 동기 재밍신호의 발생 각도 및 발생 거리를 산출하여, 동기 부엽 재밍신호를 생성하는 단계; 생성된 동기 부엽 재밍신호를 재머가 부엽 신호의 수신 후에, 일정 지연 시간을 두고 레이더로 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법{SYNCHRONOUS SIDE LOBE JAMMING METHOD FOR ELECTRONIC ATTACK}

본 발명은 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법에 관한 것이다.

레이더는 목표물(이하, '표적'이라 함)을 추적하기 위해 전자파를 송신하고, 표적으로부터 반사된 전자파를 수신한다. 그리고, 반사된 전자파가 수신된 시간, 방향, 주파수 등을 측정함으로써, 표적에 대한 정보(예, 거리, 방향, 속도 등)을 탐지 및 추적한다.

레이더의 종류는 크게 전(全) 방위 또는 넓은 범위의 방위에 걸쳐 개략적인 목표물의 방향을 탐지하는 탐색레이더와 특정 방위의 목표물을 지속적으로 정밀하게 추적하는 추적레이더 등으로 나뉜다. 탐색레이더는, 레이더 빔을 전방위 또는 광범위하게 회전(스캔)하면서 표적의 개략적인 정보를 습득하여 이를 추적레이더에 전달한다. 추적레이더는 레이더 빔을 표적에 지향하여 표적을 정밀하게 추적한다. 탐색레이더와 추적레이더는 분리, 혹은 혼용되어 운용되기도 한다.

한편, 전자교란 기술인 재밍(jamming)은, 이러한 레이더의 반사파보다 더 큰 출력의 전파방해를 발생시켜서, 레이더가 표적의 정보을 정상적으로 탐지하지 못하게 하는 기술이다. 이러한 재밍(jammaing)은, 예를 들어, 레이더를 통한 표적의 탐지, 라이다 교신, 무선항법 등을 방해하는 전자적 또는 기계적 간섭 등을 모두 포함한다.

레이더에서 송출되는 전자파는 주엽(Main Lobe)과 부엽(Side Lobe) 빔패턴으로 방사된다. 재머(재밍 송출장비)(jammer)를 탑재한 장비는, 운용목적에 따라 주엽 또는 부엽에 대한 재밍신호를 송신하여, 레이더의 표적 탐지를 방해한다.

도 1은, 일반적인 주엽 재밍의 개념을 보여준다. 도 1을 참조하면, 주엽 재밍은, 재머(jammer)(101)와 표적(100)이 동일한 플랫폼이다. 이는 재머 플랫폼 자체보호(Self-Protection-Jamming, SPJ)를 위해 수행된다. 재머(101)는 주엽 신호(12)를 수신하여 전파방해(도 1의 화살표)를 수행한다.

주엽 재밍의 종류는 크게 동기 재밍과 잡음 재밍이 있다. 도 1은 기존의 동기 재밍을 보인 것이다.

주엽 동기 재밍은, 재머를 지속적으로 추적(지향)하기 위해, 레이더에서 송출되는 주엽 펄스 신호의 PRI(Pulse Repetition Interval)를 추적하여 표적의 정보(거리, 방향, 속도 등)를 의도적으로 기만하는 재밍 펄스신호를 송신하는 것이다. 기존의 동기 재밍은 추적레이더를 기만하기 위한 방법으로, 추적레이더의 추적게이트(표적의 레이더 반사위치를 추적하기 위한 시간범위)내에 고출력의 재밍신호(11)를 송신함으로써, 레이더의 추적기능을 무력화 한다. 탐색레이더의 경우에는 표적추적이 목적이 아니라 표적탐색을 목적으로 레이더 주엽 빔을 계속 회전(스캔)하므로 주엽 신호보다는 부엽 신호가 더 많이 수신되어 주엽에 동기 재밍을 수행하더라도 재밍 효과가 거의 없다.

주엽 잡음 재밍은, 탐색 및 추적레이더가 표적의 정보 자체를 탐지하게 못하도록 고출력의 잡음 신호를 송출하는 것이다. 이는, 이는, 탐색레이더 및 추적레이더 모두에 효과적이나, 고출력을 사용하는 것과 표적이 재밍을 수행하는 것이 노출되는 단점이 있다.

한편, 도 2는 일반적인 부엽 재밍의 개념을 보여준다. 도 2를 참조하면, 부엽 재밍은 재머(101)와 표적(100)이 서로 다른 플랫폼이다. 이는, 재머탑재플랫폼이 아닌 표적을 보호(Stand-Off-Jamming, SOJ)하기 위해 수행된다. 재머(101)는 부엽 신호를 수신한 뒤, 부엽(13)과 주엽(12)의 출력차를 고려한 고출력의 신호를 송출하여 전파방해를 수행한다.

기존의 부엽 재밍은 탐색 및 추적레이더에 대해 동기 재밍 보다는 잡음 재밍이 더 유효했다. 왜냐하면, 레이더(200)로부터 표적(100)과 재머(101)의 거리가 서로 상이하기 때문이다(도 2에서, R≠R').

구체적으로, 레이더(200)로부터 표적(100)과 재머(101)의 거리 차로 인하여, 주엽 반사 신호(10)와 부엽 반사 신호(15) 간에 레이더 도달 시간차가 발생된다. 그에 따라, 재머(101)가 유효출력의 동기 부엽 재밍 신호(14)를 송출하더라도(b), 탐색레이더로부터 표적정보를 수신한 추적레이더의 추적게이트는 여전히 주엽 반사 신호(10)를 추적하게 된다(a). 따라서, 종래의 부엽 재밍들은 대부분 잡음 재밍이 주를 이루었다.

그러나, 잡음 재밍은 동기 재밍보다 고출력이 요구되며, 재밍이 쉽게 노출된다는 단점을 갖는다.

이에, 본 발명의 일 목적은, 기존의 잡음 부엽 재밍 기술의 한계를 극복하고, 저출력의 동기식 부엽을 재밍할 수 있는 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 재밍의 노출 없이, 주엽 및 부엽 반사 신호에 대한 레이더의 도달 시간차를 극복할 수 있는 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 수신된 레이더 신호의 주엽 및 부엽 펄스열 추적이 가능한 경우, 동기식 부엽 재밍을 수행할 수 있는 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법을 제공하는데 있다.

이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법은, 외부의 레이더로부터 레이더 신호를 수신하는 단계; 수신된 레이더 신호의 PRI(Pulse Repetition Interval, PRI) 특성에 근거하여, 동기식 재밍신호의 개수를 결정하는 단계; 동기식 재밍신호의 발생 각도 및 발생 거리를 산출하여, 동기식 부엽 재밍신호를 생성하는 단계; 및 생성된 동기식 부엽 재밍신호를 재머가 부엽신호의 수신 후에, 일정 지연 시간을 두고 레이더에 전송하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 일 실시 예에서, 수신된 레이더 신호의 PRI(Pulse Repetition Interval, PRI) 특성을 분석하는 단계는, 레이더 신호의 PRI 특성의 분석 결과에 근거하여, 동기식 부엽 재밍와 잡음 부엽 재밍 중 어느 하나의 수행을 선택적으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 레이더 신호의 PRI 특성의 분석 결과, 예측가능한 펄스열이면 동기식 부엽 재밍을 수행하는 것으로 결정하고, 상기 예측가능한 펄스열은, PRI 특성이 고정(fixed), 스태거(staggered), 지터(jittered),워블레이티드(wobulated), 슬라이딩(sliding), D&S(Dwell&Switch), 및 패턴 PRI 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 레이더 신호의 PRI 특성의 분석 결과, 예측불가능한 펄스열이면 잡음 부엽 재밍을 수행하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 레이더가 동기식 부엽 재밍신호를 수신하기까지의 시간은, 재머(jammer)가 레이더의 부엽 신호를 수신한 시간과, 상기 재머가 동기식 부엽 재밍신호를 송신하기까지의 지연 시간과, 상기 레이더가 동기식 부엽 재밍신호를 수신한 시점에서 상기 재머가 동기식 부엽 재밍신호를 송신한 시점을 차감한 값을 모두 합산하여 산출되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 수행 장치는, 외부의 레이더의 레이더 신호를 수신하는 신호 수신부; 수신된 레이더 신호의 PRI(Pulse Repetition Interval, PRI) 특성을 분석하는 신호 분석부; 그 PRI 특성이 예측가능한 펄스열이면, 동기식 재밍신호의 개수를 결정하고, 동기식 재밍신호의 발생 각도 및 발생 거리를 산출하는 동기 재밍신호 생성부; 생성된 동기 재밍신호를 재머의 부엽 신호의 수신 후에, 일정 지연 시간을 두고 출력하는 재밍신호 출력부; 및 상기 신호 수신부, 신호 분석부, 동기 재밍신호 생성부, 및 재밍신호 출력부의 동작을 제어하고, 위치정보 제공부로부터 획득된 레이더와 재머의 위치정보를 상기 동기 재밍신호 생성부에 전달하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법에 의하면, 잡음 재밍보다 저출력으로 효과적인 부엽 재밍을 수행할 수 있다. 또한, 저출력으로 효과적인 부엽 재밍을 수행할 수 있다. 또한, 재밍의 노출 없이 주엽과 부엽 반사파의 레이더 도달 시간차를 극복할 수 있다. 그에 따라, 기존 추적레이더에 대한 대응뿐만 아니라 재머에 주엽보다 부엽신호가 더 많이 수신되는 다수의 장거리 탐색레이더에 효과적으로 대응할 수 있다. 나아가, 적 방공망에 침투하는 아군의 전력(플랫폼)을 보호할 수 있는 원격지원 전자공격의 핵심기술 확보가 가능해진다.

도 1은, 일반적인 주엽 재밍의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 일반적인 부엽 재밍의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기식 부엽 재밍의 실행 조건과 관련된 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 동기식 부엽 재밍 방법의 구체적인 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기식 부엽 재밍 방법을 수행하는 장치의 예시 구성을 보여주는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기식 부엽 재밍을 레이더로 전송하는 일련의 과정을 보여주는 대표 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기식 부엽 재밍신호의 발생시점을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기식 부엽 재밍신호의 발생 개념도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

또한, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 설명되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 즉, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2를 참조하면, 재머(101)는, 레이더(200)로부터 표적(100)을 보호하기 위해, 레이더(200)로부터 부엽 신호(15)를 수신한 뒤, 부엽(13)과 주엽(12)의 출력차를 고려한 고출력의 재밍 신호(14)를 송출하여 전파방해를 수행한다.

그러나, 전술한 바와 같이, 레이더(200)로부터 표적(100)과 레이더(200)로부터 재머(101)의 거리 차로 인하여, 주엽 반사 신호(10)와 부엽 반사 신호(15) 간에, 도달 시간차가 발생된다. 이는, 재머(101)가 유효출력의 부엽 재밍 신호(14)를 송출(b)하더라도, 탐색레이더로부터 정보를 수신한 추적레이더의 추적게이트가 여전히 주엽 반사 신호(10)를 추적(a)하는 것을 의미한다. 그에 따라, 재밍의 본연의 목적 자체를 달성할 수 없게 된다.

이에, 본 발명에서는, 기존의 잡음 부엽 재밍의 한계인 '고출력'과 '재밍 수행의 노출'을 극복하면서, 주엽과 부엽 반사파의 레이더 도달 시간차를 극복할 수 있는 동기식 부엽 재밍 방법을 제안하였다.

먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기식 부엽 재밍의 실행 조건과 관려된 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 동기식 부엽 재밍 방법은 레이더로부터 레이더 신호를 수신하는 단계(S100)로 개시된다. 구체적으로, 본 발명에 따른 재머탑재 플랫폼이 주엽 및/또는 부엽으로부터 방사된 레이더 신호를 수신한다.

한편, 여기서, 상기 재머탑재 플랫폼은 동기식 부엽 재밍 생성/수행 장치 또는 동기식 부엽 재밍의 성능 (시험) 장치와 동일 또는 유사한 개념으로 사용된 것으로 본다.

다음, 상기 재머탑재 플랫폼은 수신된 레이더 신호를 분석하는 단계(S200)를 수행한다. 구체적으로, 재머탑재 플랫폼은, 수신된 레이더 신호들의 주파수 패턴, 주파수 반복주기, 펄스 패턴 및 반복주기(PRI: Pulse Repetition Interval), 스캔 패턴 및 반복주기, 펄스폭 및 세기 등을 분석한다.

그리고, 상기 재머탑재 플랫폼은, 레이더 신호의 분석 결과 펄스열(pulse train)의 추적이 가능한지 여부를 판단하는 단계(S300)를 수행한다.

펄스열(pulse train)은 레이더 신호의 수신에 따라 진폭이 가변되는 펄스의 군이 공간이나 (시간축 기준의) 선을 따라 연속적으로 나타는 것을 의미한다.

따라서, 펄스열의 추적이 가능한지 여부를 판단한다는 것은, 단계(S200)에서 분석한 펄스 패턴 및 반복주기, 즉 PRI가 예측가능한지를 판단하는 단계라고 말할 수 있다.

PRI가 예측가능한 펄스열이면, 상기 재머탑재 플랫폼에서는, 본 발명에 따른 동기식 재밍을 수행한다(S400). 이러한, 예측 가능한 펄스열은, 예를 들어 펄스반복 주기가 고정(fixed), 스태거(staggered), 지터(jittered), 워블레이티드(wobulated), 슬라이딩(sliding), D&S(Dwell&Switch), 패턴 PRI 등인 경우를 포함한다.

반면, PRI가 예측불가능한 것으로 판단되면, 주엽 반사 신호와 부엽 반사 신호 간의 도달 시간차를 극복할 수 없는 것으로 보고, 잡음 재밍을 수행한다(S500). 왜냐하면, 이때에는 레이더가 재밍신호를 추적하지 않고 주엽 반사 신호를 추적하여, 표적의 위치가 노출될 수 있기 때문이다.

이하,도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 동기식 부엽 재밍 방법의 구체적인 과정을 설명하기로 한다.

도 3에서, 레이더로부터 수신된 레이더 신호의 펄스열이 예측 가능하여, 동기 재밍을 수행하는 것으로 결정되면, 동기 재밍신호의 개수를 결정하는 단계(410)를 수행한다.

이는, 동기 재밍신호, 즉 허위표적의 개수(1~N개)를 몇 개로 할 것인지 결정하는 단계이다. 동기 재밍신호의 개수는, 전장환경, 가용 재밍자원 및 운용자의 설정/입력 등에 근거하여, 시스템 설계 또는 운용 단계에서 결정될 수 있다.

다음으로, 결정된 허위표적의 개수(1~N개) 각각에 대하여, 재밍신호의 발생 각도를 산출하는 단계(420)를 수행한다. 해당 단계는, 레이더가 표적이 '특정 방위'에 있는 것으로 오인식하도록 재밍신호를 발생시키는 것이다. 이는, 재머가 레이더로부터 레이더 신호를 수신한 후, 일정 시간 경과 후에 재밍신호를 발생시킴으로써 이루어진다.

재밍신호의 각도 산출을 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하겠다. 도 8은 1 개의 허위표적(102)이 각도(

) 에 발생된 예시를 보인 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 재밍신호의 각도는 레이더(200)가 재머탑재 플랫폼(101)을 바라보는 각도이다. 상기 각도는, 진북 방향에서는 0도이고, 시계방향으로 증가하는 것으로 가정하겠다.

재밍신호의 각도 산출을 위해, 먼저 레이더(200)의 스캔주기(레이더의 주엽 신호가 회전하여 다시 원위치로 돌아오는데 걸리는 시간)를 확인해야 한다. 레이더(200)의 스캔주기(

)는 다음의 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.

여기서,

는 재머(101)가 레이더(200)에서 방출된 주엽 신호를 최초 수신한 시각이고,

는 재머(101)가 최초 다음에, 주엽 신호를 수신한 시각이다.

는

과

시각에서 상기 주엽 신호의 각도차를 의미한다.

한편,

는 다음의 수학식 2를 통해 산출될 수 있다.

여기에서,

,

는 각각

,

에서 주엽 신호의 각도이다. 그리고, mod360(ㆍ) 는 360도에 대한 모듈러 연산(modular arithmetic)이다. 모듈러 연산(modular arithmetic)은 정수의 합과 곱을 어떤 주어진 수의 나머지에 대해 정의하는 연산방법이다.

또,

은 레이더의 스캔 회전방향이다. CW(Clockwise)는 레이더의 빔이 시계방향으로 회전하는 것을 의미하며, CCW(Count Clockwise)는 레이더의 빔이 반시계방향으로 회전하는 것을 의미한다.

한편, 다시 도 4를 참조하면, 재밍신호의 발생 각도 산출을 위해, 레이더 위치정보(20)와, 재머탑재 플랫폼 위치정보(30)와, 보호대상 아군플랫폼, 즉 표적의 위치정보(40)를 필요로 한다.

대부분의 레이더는 고정된 위치에서 운용하므로, 레이더의 위치 정보(20)는 알려진 것으로 본다. 또, 재머탑재 플랫폼의 위치는 재머의 항법장치로부터 확보가 가능하므로, 레이더를 기준으로 주엽 신호가 재머탑재 플랫폼을 가르키는 방향

는, 지구를 완전한 구체로 가정할 경우, 아래의 수학식 3을 통해 산출될 수 있다

여기에서,

는 레이더 위도이고,

는 레이더 경도이다. 또,

는 재머탑재 플랫폼의 위도이고,

는 재머탑재 플랫폼의 경도이다.

또한, 여기서,

의 값은,

시점에서 레이더의 위치정보(20, 도 4)와 재머탑재 플랫폼의 위치정보(30, 도 4), 즉 각 위치정보(20, 30)에 대응되는 위도 및 경도 값을 이용하여 산출될 수 있다.

다음으로, 레이더(200)의 주엽 방향이 가르키는 각도에 정확하게 허위표적을 생성하기 위해 다음의 수학식4가 적용될 수 있다.

구체적으로, 레이더(200)의 주엽 방향이 가르키는 각도를

라고 할 때, 발생시키고자 하는 허위표적의 방향은 전술한 수학식1 내지 3의 결과값을 이하의 수학식4에 적용하여 산출될 수 있다.

위의 수학식4를 이용하여 원하는

, 즉 레이더(200)의 주엽 방향이 가르키는 각도에 정확하게 허위표적이 발생되도록 하는

시점에 재밍을 수행한다(출력한다). 그러면, 허위표적이 레이더 기준으로 주엽 신호가 가르키는 방향인

에 정확하게 나타나게 된다.

한편, 일 실시 예에서, 보호대상 아군플랫폼이 존재하고, 이와 관련된 각도에 허위표적을 발생시키고자 한다면, 도 4에 도시된 바와 같이 보호대상 아군플랫폼 위치정보(40)를 이용한다. 구체적으로, 아군플랫폼이 존재하는 각도를 산출하고, 이를 허위표적의 각도(

)를 산출하는데 이용한다.

따라서, 보호대상 아군플랫폼 위치정보(40)의 이용 유무는 재머의 운용모드/방법에 따라 운용시에 사용자가 결정할 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 재밍신호의 발생 각도를 산출하는 단계(420) 이후, 재밍신호의 발생 거리를 산출하는 단계(430)을 수행한다. 이 단계는, 레이더가 '특정거리'에 허위표적이 있는 것으로 오인식하게 하는 것이다. 이 또한, 재머가 레이더의 레이더 신호의 수신후, 일정 시간 경과 후에 재밍신호를 발생시킴으로써, 이루어진다.

재밍신호의 발생 거리의 구체적인 산출은 도 7과 도 8을 참조하여, 이하의 수학식 5 내지 9를 통해 산출될 수 있다.

도 7은, 레이더가 부엽 신호를 송신한 시점 그래프(a), 재머가 부엽 신호를 수신한 시점 그래프(b), 재머가 부엽 재밍신호를 송신한 시점 그래프(c), 그리고, 레이더가 부엽 재밍신호를 수신한 시점 그래프(d)를 보여주고 있다.

도 7의 (a)에서, 레이더에서 레이더 부엽 신호가 송신되는 시점들(701, 705)의 간격이, 레이더 신호의 펄스반복주기, 즉 PRI가 된다. 도 7의 (b)는 레이더의 부엽 신호를 재머가 수신한 시점들(702, 706)을 포함한다. 도 7의 (c)는 재머가 부엽 신호를 수신한 후, 일정 지연 시간(711)이 경과한 후, 재밍신호를 송신한 시점들(703, 707)을 포함한다. 그리고, 도 7의 (d)는 레이더에서 부엽 재밍신호를 수신한 시점(704)을 나타낸다.

도 7을 참조하면,

는 레이더가 i 번째 부엽 재밍신호를 수신한 시점(704)이다. 이는, 재머가 부엽 신호를 수신한 시점(702)인

, 재머가 부엽 신호를 수신한 후 부엽 재밍신호를 송신하기까지의 지연 시간(711)인

와, 레이더가 i 번째 부엽 재밍신호를 수신한 시점(704)에서 재머가 부엽 재밍신호를 송신한 시점(703)을 뺀 시간차(712)인 (

-

) 의 시간을 모두 더해서 산출된다.

여기서,

(702),

(711),

(703)는 각각, 도 8의 (b)에서 재머가 레이더의

번째 송신펄스를 수신한 시간, 도 8의 (c)에서 재머가

번째 펄스 수신후 재밍 신호를 송신하는데 까지 걸리는 지연 시간(delay time), 재머가

번째 부엽 재밍신호를 송신하는데 걸린 시간을 의미한다. 또,

는 전파의 속도를 의미한다.

(702)와,(

(704) -

(703))(712) 는 레이더와 재머 사이의 펄스 송수신 시간이다. 이는, 도 8의 (b)에서, 레이더와 재머간의 거리(

)를 를 전파 이동속도(

)로 나눈 값인

과 같다. 레이더와 재머 간의 거리는 도 4에서 추적레이더의 위치정보(20)와 재머탑재 플랫폼의 위치정보(30)를 이용하여 산출될 수 있다.

이를 적용하여 수학식5는 다음의 수학식6으로 표현될 수 있다.

이때, 레이더가

번째 부엽 재밍신호를 수신한 시점(

)(704)는 다음의 수학식7과 같이 산출될 수 있다.

여기에서,

는 레이더(200, 도 8)와 허위표적(102, 도 8)간의 거리이다. 레이더와 허위표적과의 거리가

이라고 할 때, 레이더가 펄스신호를 송신하고 허위표적으로 반사파 신호를 수신하는 시간은,

를 통해 계산될 수 있다.

또한,

* PRI 는 레이더의 펄스 반복주기의

배를 의미한다. 이를 더해준 이유는, 부엽 재밍을 위한 허위표적 재밍 효과가 실제는,

+1 번째 송신펄스(705)부터 적용되기 때문이다. 수학식7을 위의 수학식6에 대입하면, 다음과 같이 수학식8을 획득할 수 있다.

또한, 이는 다시 다음의 수학식9와 같이 정리될 수 있다.

여기서,

(711)는 재머가

번째 펄스 수신후 재밍 신호를 송신하는데 까지 걸리는 지연 시간(delay time)이다. 즉, 재머가 허위표적까지의 임의 거리(

)를 결정한 다음, 해당 거리에 허위표적을 발생시키고자 하면, 위의 수학식9에 의해

번째 부엽 신호를 수신(702)한 이후, 일정 지연 시간(delay time)(711) 이후에 재밍신호를 송신(703)하면 된다.

도 8의 레이더와 재머간 거리

은 레이더의 위치정보(20)와 재머탑재 플랫폼의 위치정보(30)를 통해 산출될 수 있다. 또, 일 예에서, 보호대상 아군플랫폼이 존재하고 해당 거리 주변에 허위표적을 발생시키고자 한다면, 도 4에서보호대상 아군플랫폼의 위치정보(40)를 이용하여, 레이더에서 아군플랫폼까지의 거리를 산출한 다음, 이를 허위표적의 거리(

)를 산출하는데 이용할 수 있다.

보호대상 아군플랫폼 위치정보(40)의 이용 유무는, 전술한 바와 같이 재머 운용모드/방법에 따라 운용시 사용자가 결정할 수 있다.

이와 같이, 재밍신호의 발생 각도와 발생 거리가 모두 산출되면, 전술한 바와 같이 일정 지연 시간을 두고 재밍 신호를 발생한다(440). 이때, 재밍 신호는 단계(410)에서 결정된 개수만큼 송신된다.

다음, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 동기식 부엽 재밍 수행 장치/동기식 부엽 재밍 생성장치/동기식 부엽 재밍 성능 (시험) 장치의 예시 구성을 보여주는 블록도이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 '장치'로 명명하겠다.

장치는, 신호 수신부(501), 신호 분석부(502), 동기 재밍신호 생성부(503), 재밍신호 출력부(504), 제어부(505)를 포함할 수 있다. 또, 장치의 내부 또는 외부에는 위치정보 제공부(506)가 추가로 제공되어, 레이더 위치정보, 재머탑재 플랫폼 위치정보, 그리고 필요한 경우 보호대상 아군플랫폼 위치정보를 획득/인식할 수 있다.

신호 수신부(501)는 외부의 레이더로부터 고주파의 펄스신호를 수신한다. 신호 수신부(501)는 레이더로부터 수신된 펄스신호에서 노이즈(noise)를 필터링하기 위한 필터(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.

신호 분석부(502)는 수신된 레이더의 레이더 신호의 PRI가 예측가능한지 여부를 판단한다. 예측가능한 PRI로는, 예를 들어 고정(fixed), 스태거(staggered), 지터(jittered), 워블레이티드(wobulated), 슬라이딩(sliding), D&S(Dwell&Switch), 패턴 PRI 등이 있을 수 있다.

또, 최근 복잡해진 레이더의 레이더 신호가 복잡해짐에 따라, 단일의 신호원을 여러 개의 레이더로 오인식하는 경우가 종종있다. 이에, 본 발명에 따른 신호 분석부(502)는 레이더 신호의 PRI 변조 특성을 다양한 방식에 의하여 구분할 수 있도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 기존의 히스토그램을 이용한 통계방법, 신경망을 이용한 방법, 모델 삼수와 유사도 비교방법 이외에, 수신된 레이더 신호의 펄스정보로부터 펄스도착시간 정보를 시간 순서대로 정렬한 다음, 이로부터 PRI 시퀀스를 생성하고, 누라된 펄스신호에 대한 보상을 수행하는 등의 여러 단계를 거쳐서 예측가능한 PRI에 해당하는지 여부를 파악할 수 있다.

신호 분석부(502)는 레이더의 레이더 신호의 PRI가 예측가능한지 여부를 제어부(505)에 전달한다. 레이더 신호의 PRI가 예측가능한 경우이면, 제어부(505)는 동기 재밍신호를 생성하도록, 동기 재밍신호 생성부(503)에 제어신호를 전달한다. 레이더 신호의 PRI가 예측 불가능한 경우이면, 제어부(505)는 잡음 재밍신호를 출력하도록 제어신호를 생성한다. 이때에는, 고출력의 잡음 재밍신호를 출력하고 동기 재밍신호의 생성은 제한된다.

동기 재밍신호 생성부(503)는, 레이더 신호의 PRI를 예측/추적하여, 동기식 재밍신호의 발생 개수, 발생 각도, 발생 거리를 산출한다.

재밍신호의 발생 개수는, 레이더로부터 방출되는 레이더 신호의 PRI, 레이더의 스캔속도, 표적의 이동속도를 고려하여 결정될 수 있다. 재밍신호의 발생 각도 및 발생 거리의 구체적인 산출방법은 위에서 자세히 설명하였으므로, 여기서는 설명을 생략하겠다.

이와 같이 본 발명에서는 각도 기만과 거리 기만이 동시에 수행된다. 한편, 또 다른 예에서는, 복합 재밍으로서, 속도 기만(Velocity Gate Pull Off, VGPO)이 추가될 수도 있을 것이다.

재밍신호 출력부(504)는 동기 재밍신호 생성부(503)에서 결정된 재밍신호의 발생 개수 각각에 대하여, 산출된 발생 각도 및 발생 거리를 고려하여 일정 지연 시간 간격으로 재밍신호를 송신한다.

재밍신호 출력부(504)는 생성된 동기식 부엽 재밍신호를 레이더에 송신하기 위한 송신기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또, 재밍신호 출력부(504)는 레이더의 레이더 신호에 크기에 기초하여 재밍신호의 출력세기의 비율이 적절하게 조절될 수 있고, 증폭기(미도시)를 통해 증폭되어 레이더로 송신될 수 있다.

한편, 제어부(505)는 장치의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다.

예를 들어, 제어부(505)는 신호 분석부(502)의 분석 결과 레이더 신호가 예측가능한 PRI이면, 동기식 부엽 재밍신호를 생성하도록, 동기 재밍신호 생성부(503)에 대응되는 제어신호를 송신할 수 있다. 또, 상기 제어부(505)는 위치정보 제공부(506)로부터 획득한, 레이더의 위치정보(20), 재머탑재 플랫폼의 위치정보(30), (필요한 경우) 보호대상 아군플랫폼의 위치정보(40)를 동기 재밍신호 생성부(503)에 전달할 수 있다.

다음, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기식 부엽 재밍을 레이더로 전송하는 일련의 과정을 보여준다.

도 6을 참조하면, 먼저 레이더로부터 레이더 신호를 수신한다(S10). 다음, 수신된 레이더 신호의 PRI, 즉 펄스반복주기를 분석한다(S20).

레이더 신호의 PRI가 예측가능한 것으로 결정되면, 동기식 부엽 재미신호의 발생 개수를 결정한다(S30). 그런 다음, 결정된 동기식 부엽 재밍신호의 각각에 대하여, 레이더의 위치정보와 재머탑재 플랫폼의 위치정보에 근거하여 재밍신호의 발생 각도와 발생 거리를 산출한다(S40).

이와 같이 재밍신호의 발생 각도와 발생 거리가 산출되면, 재머 부엽 신호의 수신 후, 일정 지연 시간을 두고 부엽 재밍 신호를 송신한다(S50).

이상에서 설명한 바와 같이, 발명의 실시 예에 따른 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법에 의하면, 잡음 재밍보다 저출력으로 효과적인 부엽 재밍을 수행할 수 있다. 또한, 재밍의 노출 없이 주엽과 부엽 반사파의 레이더 도달 시간차를 극복할 수 있다. 그에 따라, 기존 추적레이더에 대한 대응뿐만 아니라 재머에 주엽보다 부엽신호가 더 많이 수신되는 다수의 장거리 탐색레이더에 효과적으로 대응할 수 있다. 나아가, 적 방공망에 침투하는 아군의 전력(플랫폼)을 보호할 수 있는 원격지원 전자공격의 핵심기술 확보가 가능해진다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다. 또한, 여기에서 기술된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장매체(예, 단말내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드디스크, 등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예, 단말 내부 마이크로 프로세서)에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 포함되는 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.

Claims

외부의 레이더로부터 레이더 신호를 수신하는 단계;
수신된 레이더 신호의 PRI(Pulse Repetition Interval, PRI) 특성에 근거하여, 동기 재밍신호의 개수를 결정하는 단계;
동기 재밍신호의 발생 각도 및 발생 거리를 산출하여, 동기 부엽 재밍신호를 생성하는 단계; 및
생성된 동기 부엽 재밍신호를 재머가 부엽신호를 수신한 후에, 일정 지연 시간을 두고 상기 레이더로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법.
제1항에 있어서,
수신된 레이더 신호의 PRI(Pulse Repetition Interval, PRI) 특성을 분석하는 단계는,
레이더 신호의 PRI 특성의 분석 결과에 근거하여, 동기 부엽 재밍와 잡음 부엽 재밍 중 어느 하나의 수행을 선택적으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법.
제2항에 있어서,
레이더 신호의 PRI 특성의 분석 결과, 예측가능한 펄스열이면 동기 부엽 재밍을 수행하는 것으로 결정하고,
상기 예측가능한 펄스열은, PRI 특성이 고정(fixed), 스태거(staggered), 지터(jittered), 워블레이티드(wobulated), 슬라이딩(sliding), D&S(Dwell&Switch), 및 패턴 PRI 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법.
제2항에 있어서,
레이더 신호의 PRI 특성의 분석 결과, 예측불가능한 펄스열이면 잡음 부엽 재밍을 수행하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이더가 동기 부엽 재밍신호를 수신하기까지의 시간은,
재머(jammer)가 레이더의 부엽 신호를 수신한 시간과, 상기 재머가 동기 부엽 재밍신호를 송신하기까지의 지연 시간과, 상기 레이더가 동기 부엽 재밍신호를 수신한 시점에서 상기 재머가 동기 부엽 재밍신호를 송신한 시점을 차감한 값을 모두 합산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 방법.
외부의 레이더의 레이더 신호를 수신하는 신호 수신부;
수신된 레이더 신호의 PRI(Pulse Repetition Interval, PRI) 특성을 분석하는 신호 분석부;
PRI 특성이 예측가능한 펄스열이면, 동기 재밍신호의 개수를 결정하고, 동기 재밍신호의 발생 각도 및 발생 거리를 산출하는 동기 재밍신호 생성부;
생성된 동기 재밍신호를 재머가 부엽 신호를 수신한 후에, 일정 지연 시간을 두고 출력하는 재밍신호 출력부; 및
상기 신호 수신부, 신호 분석부, 동기 재밍신호 생성부, 및 재밍신호 출력부의 동작을 제어하고, 위치정보 제공부로부터 획득된 레이더와 재머의 위치정보를 상기 동기 재밍신호 생성부에 전달하는 제어부를 포함하는 전자교란을 위한 동기식 부엽 재밍 수행장치.