KR102625854B1 - Beam domain localized adaptive beamforming device for fully digital active array radar and method thereof - Google Patents
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Abstract
빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치는 복수의 배열 소자, 상기 복수의 배열 소자를 통해 수신되는 복수의 수신 신호가 국부화되도록 상기 복수의 수신 신호를 빔 도메인으로 변환하는 비적응 빔 형성부, 및 상기 빔 도메인에서 간섭 신호를 제거하는 적응 빔 형성을 수행하는 빔 도메인 적응 빔 형성부를 포함한다.A beam domain local adaptive beam forming apparatus includes a plurality of array elements, a non-adaptive beam forming unit that converts the plurality of received signals into a beam domain so that the plurality of received signals received through the plurality of array elements are localized, and the beam and a beam domain adaptive beam forming unit that performs adaptive beam forming to remove interference signals in the domain.
Description
본 발명은 완전 디지털 능동배열 레이다를 위한 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a beam domain locally adaptive beam forming apparatus and method for a fully digital active array radar.
레이다 운용을 방해할 목적으로 발생시키는 의도적인 전자기 신호를 재밍(Jamming) 신호 또는 재머(Jammer)라고 한다. 재밍 신호는 레이다에 수신되어 신호대간섭잡음비(Signal-to-Interference plus Noise Ratio, SINR)를 감소시키므로 재밍 신호보다 작은 파워를 가지는 표적의 탐지 및 추적에 문제가 발생한다. 또한 재밍 신호로 인한 오경보(false alarm)가 발생하여 레이다 운용에 영향을 미친다. 이와 같은 재밍 환경에서 레이다의 성능을 보장하기 위해서 해당 레이다의 안테나 패턴에 재머 방향으로 널(null)을 형성하여 재밍 신호의 전력을 최소화하는 적응 빔 형성(adaptive beamforming) 기술이 널리 사용되고 있다. 적응 빔 형성은 배열 소자의 가중치를 조절하여 재머 방향으로 널(null)을 형성한다. Intentional electromagnetic signals generated for the purpose of interfering with radar operation are called jamming signals or jammers. Jamming signals are received by radar and reduce the Signal-to-Interference plus Noise Ratio (SINR), causing problems in detection and tracking of targets with less power than the jamming signal. Additionally, false alarms occur due to jamming signals, affecting radar operation. To ensure radar performance in such a jamming environment, adaptive beamforming technology, which minimizes the power of jamming signals by forming nulls in the jammer direction in the radar's antenna pattern, is widely used. Adaptive beam forming adjusts the weights of array elements to form nulls in the jammer direction.
완전 디지털 능동배열 레이다의 경우 최적의 성능을 위하여 모든 안테나 소자의 가중치를 적응적으로 조절하는 완전 적응 빔 형성(fully adaptive beamforming)이 가능하다. 완전 디지털 능동배열 레이다는 각 소자 단위로 신호를 디지털화하여 디지털 단에서 빔 형성을 수행하며, 재머를 제거하기 위한 가중치(weight)를 적응적으로 구하여 각 소자마다 적용할 수 있다. 이때, 완전 디지털 능동배열 레이다는 선형 제한 최소분산(Linear Constraints Minimum Variance, 이하 LCMV)을 사용하여 다음과 같이 가중치 ω를 구할 수 있다.In the case of a fully digital active array radar, fully adaptive beamforming is possible, which adaptively adjusts the weights of all antenna elements for optimal performance. A fully digital active array radar digitizes the signal for each element and performs beam forming at the digital stage, and can adaptively obtain a weight to remove jammers and apply it to each element. At this time, the fully digital active array radar can use Linear Constraints Minimum Variance (LCMV) to obtain the weight ω as follows.
전체 소자의 개수를 N, 선형 제한 조건의 수를 M이라고 하면, ω는 N×1 벡터이고, R은 간섭 신호 의 N×N 공분산 행렬 이고, C는 N×M 선형 제한 조건 행렬이고, 는 M×1 응답 벡터이다. 이는 완전 적응 빔 형성으로 완전 디지털 능동배열 레이다에서 최적의 성능을 보장한다. 하지만, 실제 레이다 시스템에서는 소자의 개수가 적게는 수백에서 많게는 수만에 이르므로 실제 적용하기에는 계산량, 훈련 데이터 및 통신량 측면에서 제약이 따른다.If the total number of elements is N and the number of linear constraints is M, ω is an N × 1 vector, and R is the interference signal. N×N covariance matrix of , and C is the N×M linear constraint matrix, is the M×1 response vector. This ensures optimal performance in a fully digital active array radar with fully adaptive beamforming. However, in actual radar systems, the number of elements ranges from hundreds to tens of thousands, so practical application is limited in terms of calculation amount, training data, and communication amount.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 완전 디지털 능동배열 레이다의 적응 빔 형성 알고리즘인 LCMV의 적용에 있어서 실제로 가용하도록 가중치 차수(number of dimension) 혹은 자유도(Degree of Freedom, DOF)를 줄일 수 있는 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치 및 그 방법을 제공함에 있다. The technical problem that the present invention aims to solve is a beam that can reduce the weight number of dimension or degree of freedom (DOF) to be practically usable in the application of LCMV, an adaptive beam forming algorithm of a fully digital active array radar. To provide a domain local adaptive beam forming device and method.
본 발명의 일 실시예에 따른 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치는 복수의 배열 소자, 상기 복수의 배열 소자를 통해 수신되는 복수의 수신 신호가 국부화되도록 상기 복수의 수신 신호를 빔 도메인으로 변환하는 비적응 빔 형성부, 및 상기 빔 도메인에서 간섭 신호를 제거하는 적응 빔 형성을 수행하는 빔 도메인 적응 빔 형성부를 포함한다. A beam domain local adaptive beam forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of array elements and a ratio for converting the plurality of received signals into a beam domain so that the plurality of received signals received through the plurality of array elements are localized. It includes an adaptive beam forming unit, and a beam domain adaptive beam forming unit that performs adaptive beam forming to remove an interference signal in the beam domain.
상기 복수의 배열 소자의 개수가 N일 때, 상기 빔 도메인의 차수는 상기 N보다 작은 L개일 수 있다. When the number of the plurality of array elements is N, the order of the beam domains may be L smaller than N.
상기 빔 도메인의 차수는 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 개수일 수 있다. The order of the beam domain may be the number of jammers plus the number of linear constraints of the LCMV.
상기 빔 도메인 적응 빔 형성부는 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치 를 적용하여 상기 적응 빔 형성을 수행하고, 상기 는 L×1 빔 도메인 빔 형성 가중치이고, 상기 는 빔 도메인 선형 제한 조건 행렬로서 이고, 상기 는 공분산 행렬로서 이고, 는 응답 벡터이고, 상기 는 빔 도메인 변환 행렬일 수 있다. The beam domain adaptive beam forming unit uses beam domain adaptive beam forming weights. Perform the adaptive beamforming by applying the is the L×1 beam domain beamforming weight, and is the beam domain linear constraint matrix, And, the above is the covariance matrix ego, is the response vector, and may be a beam domain transformation matrix.
상기 비적응 빔 형성부는 상기 빔 도메인 변환 행렬을 이용하여 상기 복수의 수신 신호를 상기 빔 도메인으로 변환하고, 상기 빔 도메인 변환 행렬은 이고, 상기 C는 N×M 선형 제한 조건 행렬이고, 상기 M은 선형 제한 조건의 수이고, 는 k번째 재머의 입사 각도이고, 는 각도 에 대한 어레이 매니폴드 벡터일 수 있다.The non-adaptive beam forming unit converts the plurality of received signals into the beam domain using the beam domain transformation matrix, and the beam domain transformation matrix is , where C is an N×M linear constraint matrix, and M is the number of linear constraints, is the angle of incidence of the kth jammer, is the angle It may be an array manifold vector for .
재머 정보를 상기 복수의 수신 신호로부터 추정하는 경우, 상기 빔 도메인의 차수는 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 값 이상일 수 있다. When jammer information is estimated from the plurality of received signals, the order of the beam domain may be greater than or equal to the number of jammers plus the number of linear constraint conditions of the LCMV.
본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 방법은 수동 수신 구간 신호의 제1 부분의 수신 신호를 이용하여 재머를 탐지하고 재머의 각도 정보를 추정하는 단계, 상기 추정된 재머의 각도 정보와 미리 정해진 선형 제한 조건을 기반으로 빔 도메인 변환 행렬을 산출하여 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈을 세팅하는 단계, 상기 수동 수신 구간 신호의 제2 부분의 수신 신호가 상기 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈로 수신되어 제1 빔 도메인 신호로 변환되는 단계, 상기 제1 빔 도메인 신호를 이용하여 공분산 행렬을 추정하는 단계, 상기 공분산 행렬과 빔 도메인 선형 제한 조건으로부터 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치를 산출하는 단계, 송신구간 이후의 수신 구간에서 수신 구간 신호를 상기 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈로 수신하여 제2 빔 도메인 신호로 변환하는 단계, 및 상기 제2 빔 도메인 신호에 상기 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치를 적용하여 적응 빔 형성을 수행하는 단계를 포함한다. A beam domain local adaptive beam forming method according to another embodiment of the present invention includes detecting a jammer and estimating angle information of the jammer using a received signal of a first portion of a passive reception section signal, the estimated angle information of the jammer and setting a non-adaptive fully digital beam forming module by calculating a beam domain transformation matrix based on a predetermined linear constraint condition, wherein the received signal of the second portion of the passive reception section signal is transmitted to the non-adaptive fully digital beam forming module. Receiving and converting into a first beam domain signal, estimating a covariance matrix using the first beam domain signal, calculating a beam domain adaptive beamforming weight from the covariance matrix and the beam domain linear constraint condition, transmitting Receiving a reception section signal in a reception section after the section by the non-adaptive all digital beam forming module and converting it into a second beam domain signal, and adapting the second beam domain signal by applying the beam domain adaptive beam forming weight and performing beam forming.
상기 수동 수신 구간 신호는 복수의 배열 소자를 통해 수신되고, 상기 복수의 배열 소자의 개수가 N일 때, 상기 제1 빔 도메인 신호의 차수와 상기 제2 빔 도메인 신호의 차수는 상기 N보다 작은 L개일 수 있다. The passive reception section signal is received through a plurality of array elements, and when the number of the plurality of array elements is N, the order of the first beam domain signal and the order of the second beam domain signal are L smaller than the N. It could be a dog.
상기 제1 빔 도메인 신호의 차수와 상기 제2 빔 도메인 신호의 차수는 상기 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 개수일 수 있다.The order of the first beam domain signal and the order of the second beam domain signal may be the number of jammers plus the number of linear constraint conditions of the LCMV.
상기 제1 빔 도메인 신호의 차수와 상기 제2 빔 도메인 신호의 차수는 상기 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 값 이상일 수 있다.The order of the first beam domain signal and the order of the second beam domain signal may be greater than or equal to the sum of the number of jammers and the number of linear limit conditions of the LCMV.
본 발명의 실시예에 따른 완전 디지털 능동배열 레이다를 위한 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치 및 방법은 LCMV의 가중치 차수를 줄임으로써 실제 레이다 시스템에서 적응 빔 형성 알고리즘인 LCMV가 적용될 수 있도록 한다.The beam domain local adaptive beam forming apparatus and method for a fully digital active array radar according to an embodiment of the present invention allows LCMV, an adaptive beam forming algorithm, to be applied in an actual radar system by reducing the weight order of LCMV.
LCMV는 범용 부엽 제거기(generalized sidelobe canceller, 이하 GSC)의 형태로 표현할 수 있고, GSC 구조는 여러 적응 빔 형성 알고리즘의 일반화된 형태이므로, LCMV를 기준으로 본 발명의 실시예에 따른 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치 및 방법은 다양한 빔 형성 알고리즘으로 확장될 수 있다.LCMV can be expressed in the form of a generalized sidelobe canceller (GSC), and the GSC structure is a generalized form of several adaptive beam forming algorithms, so the beam domain local adaptive beam according to an embodiment of the present invention based on LCMV The forming apparatus and method can be extended to various beam forming algorithms.
도 1은 일반적인 완전 디지털 능동배열 레이다를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 완전 디지털 능동배열 레이다에서의 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 방법을 시뮬레이션하기 위한 선형 배열 안테나 구조를 나타내는 예시도이다.
도 5는 공분산 행렬과 재머 정보를 알고 있는 경우의 신호대간섭잡음비 손실의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 공분산 행렬과 재머 정보를 알고 있는 경우의 최대 부엽 수준의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 재머 정보를 알고 있고 공분산 행렬을 추정한 경우의 신호대간섭잡음비 손실의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 재머 정보를 알고 있고 공분산 행렬을 추정한 경우의 최대 부엽 수준의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 재머 정보와 공분산 행렬을 추정하고 재머 하나에 자유도 3개를 할당한 경우의 신호대간섭잡음비 손실의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 재머 정보와 공분산 행렬을 추정하고 재머 하나에 자유도 3개를 할당한 경우의 최대 부엽 수준의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 1 is a block diagram showing a general all-digital active array radar.
Figure 2 is a block diagram showing a beam domain local adaptive beam forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing a beam domain local adaptive beam forming method in a fully digital active array radar according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an exemplary diagram showing a linear array antenna structure for simulating a beam domain locally adaptive beam forming method according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing simulation results of signal-to-interference-noise ratio loss when the covariance matrix and jammer information are known.
Figure 6 is a graph showing simulation results at the maximum sidelobe level when the covariance matrix and jammer information are known.
Figure 7 is a graph showing simulation results of signal-to-interference-noise ratio loss when jammer information is known and the covariance matrix is estimated.
Figure 8 is a graph showing simulation results at the maximum sidelobe level when jammer information is known and the covariance matrix is estimated.
Figure 9 is a graph showing simulation results of signal-to-interference-noise ratio loss when jammer information and covariance matrix are estimated and three degrees of freedom are assigned to one jammer.
Figure 10 is a graph showing simulation results at the maximum sidelobe level when jammer information and covariance matrix are estimated and three degrees of freedom are assigned to one jammer.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
도 1은 일반적인 완전 디지털 능동배열 레이다를 나타내는 블록도이다.Figure 1 is a block diagram showing a general all-digital active array radar.
도 1을 참조하면, 완전 디지털 능동배열 레이다는 복수의 배열 소자(10), 복수의 증폭기(20), 복수의 아날로그-디지털 변환기(30), 복수의 가중치 처리기(40) 및 빔 형성기(50)를 포함한다. 복수의 배열 소자(10)는 복수의 배열 안테나이고, 복수의 증폭기(20) 각각은 저잡음 증폭기(low noise amplifier)일 수 있다. Referring to FIG. 1, the fully digital active array radar includes a plurality of
복수의 배열 소자(10) 각각을 통해 수신된 신호가 복수의 증폭기(20)에서 증폭된 후 복수의 아날로그-디지털 변환기(30)에 의해 복수의 디지털 신호로 변환된다. 복수의 가중치 처리기(40)에 의해 재머를 제거하기 위한 가중치가 복수의 디지털 신호 각각에 적용된다. 이때, 가중치는 LCMV를 사용하여 생성될 수 있다. 빔 형성기(50)는 가중치가 적용된 디지털 신호를 더하여 빔 형성을 수행한다.Signals received through each of the plurality of
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치를 나타내는 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing a beam domain local adaptive beam forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치는 복수의 배열 소자(110), 비적응 빔 형성부(120) 및 빔 도메인 적응 빔 형성부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the beam domain local adaptive beam forming apparatus includes a plurality of
비적응 빔 형성부(120)는 복수의 배열 소자(110)를 통해 수신되는 복수의 수신 신호가 국부화(localize)되도록 복수의 수신 신호를 L개의 빔 도메인으로 변환하여 차수 또는 자유도를 L로 줄인다. 복수의 배열 소자(110)의 개수가 N일 때 L은 N보다 작다(L<N). 복수의 수신 신호를 빔 도메인으로 변환하고 자유도를 줄이는 과정은 주어진 정보를 이용하여 비적응적으로 수행될 수 있다. 여기서, N과 L은 0보다 큰 정수이다.The non-adaptive
더욱 상세하게, 복수의 수신 신호를 빔 도메인으로 변환하고 자유도를 줄이는 과정은 빔 도메인 변환 행렬 T(N×L)에 의해 수행될 수 있다. 재머를 제거하기 위해서는 최소한 재머의 개수만큼의 자유도가 가용해야 하고, 선형 제한 조건을 만족하기 위해서는 선형 제한 조건의 개수만큼의 자유도가 필요하다. K개의 재머가 존재하는 환경에서 재머 정보를 미리 알고 있는 경우, 선형 제한 조건 행렬과 재머 각도 정보를 이용하여 빔 도메인 변환 행렬 T를 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.In more detail, the process of converting a plurality of received signals into the beam domain and reducing the degree of freedom may be performed by the beam domain conversion matrix T(N×L). To remove a jammer, at least as many degrees of freedom as the number of jammers must be available, and to satisfy linear constraint conditions, as many degrees of freedom as the number of linear constraint conditions are required. If jammer information is known in advance in an environment where K jammers exist, the beam domain transformation matrix T can be defined as
여기서, C는 N×M 선형 제한 조건 행렬이고, M은 선형 제한 조건의 수이고, 는 k번째 재머의 입사 각도이고, 는 각도 에 대한 어레이 매니폴드 벡터(array manifold vector)이다. where C is the N×M linear constraint matrix, M is the number of linear constraints, is the angle of incidence of the kth jammer, is the angle It is an array manifold vector for .
이와 같이, 재머 정보를 미리 알고 있다면, 재머의 개수(K)와 선형 제한 조건의 개수(M)를 더한 L=K+M개의 자유도만을 이용하여 완전 적응 빔 형성과 동일한 성능(재머 제거 및 부엽 성능)을 얻을 수 있다. 즉, 비적응 빔 형성부(120)는 빔 도메인 변환 행렬을 이용하여 N개의 배열 소자(110)를 통해 수신되는 N개의 수신 신호를 재머의 개수(K)와 선형 제한 조건의 개수(M)를 더한 개수인 L개의 빔 도메인으로 변환할 수 있다. In this way, if the jammer information is known in advance, the same performance as fully adaptive beamforming (jammer removal and sidelobe performance) is achieved using only L = K + M degrees of freedom, which is the number of jammers (K) plus the number of linear constraints (M). ) can be obtained. That is, the non-adaptive
빔 도메인 적응 빔 형성부(130)는 차수가 줄어든 빔 도메인에서 간섭 신호를 제거하는 적응 빔 형성을 수행한다. 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The beam domain adaptive
여기서, 빔 도메인 변환 행렬이 T(N×L)일 때, 는 L×1 빔 도메인 형성 가중치이고, 는 빔 도메인 선형 제한 조건 행렬로서 이고, 는 공분산 행렬로서 이고, 는 응답 벡터이고, 아래 첨자 B는 변환된 빔 도메인을 의미한다.Here, when the beam domain transformation matrix is T(N×L), is the L×1 beam domain forming weight, is the beam domain linear constraint matrix, ego, is the covariance matrix ego, is the response vector, and the subscript B refers to the converted beam domain.
빔 도메인 적응 빔 형성부(130)에 의한 적응 빔 형성 이후에 신호처리가 수행된다. Signal processing is performed after adaptive beam formation by the beam domain adaptive
다만, 실제 환경에서는 재머 정보를 알 수 없으므로 재머 정보를 수신 신호로부터 추정해야 한다. 레이다 시스템은 재머 관리를 위하여 운용 중에 일정 주기마다 신호를 수신하여 재머를 탐지 및 추적하여 각도에 따른 맵(map)을 형성할 수 있다. 이러한 레이다 시스템에서는 수신 신호를 이용하여 재머를 탐지하고 방향을 추정하여 빔을 선정할 수도 있다. 이와 같은 경우, 재머 방향 추정에 오차가 발생할 수 있으므로 추정된 각도 주위에 추가 빔을 선정하여 재머 하나 당 여러 개의 자유도를 할당할 수도 있다. 즉, 빔 도메인의 차수 L은 재머의 개수(K)와 선형 제한 조건의 개수(M)를 더한 값 이상이고 수신 신호(또는 복수의 배열 소자(110))의 개수 N보다 작을 수 있다(K+M ≤L<N). However, since jammer information cannot be known in a real environment, jammer information must be estimated from the received signal. For jammer management, the radar system can receive signals at regular intervals during operation to detect and track jammers and form a map according to angle. In such a radar system, a jammer can be detected using a received signal and a beam can be selected by estimating the direction. In this case, since errors may occur in jammer direction estimation, additional beams may be selected around the estimated angle to allocate multiple degrees of freedom per jammer. That is, the order L of the beam domain may be greater than or equal to the number of jammers (K) plus the number of linear constraints (M) and may be less than the number N of received signals (or a plurality of array elements 110) (K+ M ≤L<N).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 완전 디지털 능동배열 레이다에서의 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 방법을 나타내는 흐름도이다.Figure 3 is a flowchart showing a beam domain local adaptive beam forming method in a fully digital active array radar according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 완전 디지털 능동배열 레이다에서 한 버스트의 파형 타이밍과 함께 신호의 흐름을 나타낸다. 복수의 배열 소자를 통해 복수의 수신 신호가 수신된다.Referring to FIG. 3, it shows the signal flow along with the waveform timing of one burst in a fully digital active array radar according to an embodiment of the present invention. A plurality of reception signals are received through a plurality of array elements.
적응 빔 형성을 적용하는 레이다 시스템에서는 송신 전에 수동 수신구간(passive listening period)(LP)이 존재한다. 수동 수신 구간(LP) 이후에 송신구간(transmit period)(TP)과 수신구간(receive period)(RP)이 펄스 반복 간격(pule repetition interval)(PRI) 단위로 한 버스트 동안 반복된다. 적응 빔 형성은 수신 구간(RP)의 수신 구간 신호(received period signal)(RPS)에 적용된다. 수동 수신 구간(LP)의 수동 수신 구간 신호(passive listening period signal)(LPS)는 재밍 탐지 및 각도 추정을 위한 제1 부분(S1)과 공분산 행렬 추정을 위한 제2 부분(S2)으로 구분된다. In a radar system that applies adaptive beamforming, there is a passive listening period (LP) before transmission. After the manual reception period (LP), the transmit period (TP) and the receive period (RP) are repeated for one burst in units of pulse repetition interval (PRI). Adaptive beamforming is applied to the received period signal (RPS) of the reception period (RP). The passive listening period signal (LPS) of the passive receiving period (LP) is divided into a first part (S1) for jamming detection and angle estimation and a second part (S2) for covariance matrix estimation.
복수의 배열 소자를 통해 수동 수신 구간(LP)의 재밍 탐지 및 각도 추정을 위한 제1 부분(S1)의 수신 신호가 수신된다. 수동 수신 구간(LP)의 재밍 탐지 및 각도 추정을 위한 제1 부분(S1)의 수신 신호를 이용하여 재머를 탐지하고 재머의 각도 정보를 추정한다(①). The reception signal of the first part (S1) for jamming detection and angle estimation of the passive reception section (LP) is received through a plurality of array elements. A jammer is detected and angle information of the jammer is estimated using the received signal of the first part (S1) for jamming detection and angle estimation of the passive reception section (LP) (①).
추정된 재머의 각도 정보와 미리 정해진 선형 제한 조건을 기반으로 빔 도메인 변환 행렬 T를 산출하여 비적응 완전 디지털 빔 형성(Non-Adaptive Full Digital Beamforming) 모듈을 세팅한다(②). 빔 도메인 변환 행렬 T는 상술한 수학식 1과 같이 정의될 수 있다. 즉, 빔 도메인 변환 행렬 T의 각 열(column)을 비적응 완전 디지털 빔 형성 가중치로 선정한다. 이때, 빔 도메인 변환 행렬 T의 열의 개수 L은 빔 도메인 차수이다. 이후의 모든 수신 신호는 차수를 줄인 빔 도메인으로 변환된다. A non-adaptive full digital beamforming module is set by calculating the beam domain transformation matrix T based on the estimated angle information of the jammer and predetermined linear constraints (②). The beam domain transformation matrix T can be defined as
수동 수신 구간(LP)에서 수동 수신 구간 신호(LPS)의 제2 부분(S2)인 공분산 행렬 추정을 위한 수신 신호 가 복수의 배열 소자를 통해 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈로 수신되고(③), 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈에 의해 빔 도메인 신호 로 변환된다(④). 빔 도메인 신호의 차수는 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 개수로써 N보다 작은 L개일 수 있다. 또는, 빔 도메인 신호의 차수는 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 값 이상일 수 있다. 수동 수신 구간 신호(LPS)의 제2 부분(S2)을 이용하여 생성되는 빔 도메인 신호를 제1 빔 도메인 신호라 지칭할 수 있다.Received signal for covariance matrix estimation, which is the second part (S2) of the manual receive section signal (LPS) in the passive receive section (LP) is received by the non-adaptive fully digital beam forming module through a plurality of array elements (③), and the beam domain signal is transmitted by the non-adaptive fully digital beam forming module. It is converted to (④). The order of the beam domain signal is the number of jammers plus the number of linear constraints of the LCMV, and may be L, which is less than N. Alternatively, the order of the beam domain signal may be greater than or equal to the number of jammers plus the number of linear constraints of the LCMV. A beam domain signal generated using the second part (S2) of the passive reception section signal (LPS) may be referred to as a first beam domain signal.
상기 빔 도메인 신호를 이용하여 공분산 행렬 가 추정될 수 있다. 수동 수신 구간 신호(LPS)의 제2 부분(S2) 수신신호의 샘플 수가 J개인 경우 공분산 행렬은 와 같이 추정될 수 있다. 추정된 공분산 행렬과 빔 도메인 선형 제한 조건 로부터 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치 가 산출된다(⑤). 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치 는 상술한 수학식 2와 같이 산출될 수 있다.Covariance matrix using the beam domain signal can be estimated. When the number of samples of the second part (S2) received signal of the passive reception section signal (LPS) is J, the covariance matrix can be estimated as . Estimated covariance matrix and beam domain linear constraints From the beam domain adaptive beamforming weights is calculated (⑤). Beam domain adaptive beamforming weights Can be calculated as in
송신구간(TP) 이후의 수신 구간(RP)에서의 수신 구간 신호(RPS)는 복수의 배열 소자를 통해 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈로 수신되고(⑥), 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈에 의해 빔 도메인 신호(BDS)로 변환된다(⑦). 빔 도메인 신호(BDS)의 차수는 복수의 배열 소자의 개수 N보다 작은 L개일 수 있다. 빔 도메인 신호(BDS)의 차수는 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 개수 또는 그 이상일 수 있다. 수신 구간 신호(RPS)를 이용하여 생성되는 빔 도메인 신호(BDS)를 제2 빔 도메인 신호라 지칭할 수 있다.The reception section signal (RPS) in the reception section (RP) after the transmission section (TP) is received by the non-adaptive fully digital beam forming module through a plurality of array elements (⑥), and is received by the non-adaptive fully digital beam forming module. It is converted into a beam domain signal (BDS) (⑦). The order of the beam domain signal BDS may be L, which is smaller than the number N of the plurality of array elements. The order of the beam domain signal (BDS) may be the number of jammers plus the number of linear constraints of the LCMV or more. The beam domain signal (BDS) generated using the reception section signal (RPS) may be referred to as a second beam domain signal.
빔 도메인 신호(BDS)에 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치 가 적용되어 적응 빔 형성이 수행된 후 신호처리가 수행된다(⑧).Beam domain adaptive beamforming weight to beam domain signal (BDS) is applied and adaptive beam forming is performed, then signal processing is performed (⑧).
이러한 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 과정은 매 버스트마다 반복하여 수행될 수 있다.This beam domain local adaptive beam forming process may be repeatedly performed for each burst.
LCMV를 사용하여 가중치를 구하기 위해서는 공분산 행렬의 역행렬 가 필요하다. 일반적인 완전 디지털 능동배열 레이다는 복수의 배열 소자(10) 전체를 사용하므로 N×N 크기의 공분산 행렬 R의 역행렬을 구하기 위해서 계산량 이 필요하다. 복수의 배열 소자의 개수 N의 크기가 크면 완전 디지털 능동배열 레이다에 실시간으로 적용하기 어렵다. 또한, 실제 레이다 운용에서는 훈련 데이터를 기반으로 공분산 행렬 R을 추정해야 하는데, 이때 필요한 데이터 개수는 자유도의 2배 내지 3배로써, 완전 적응 빔 형성의 경우 자유도가 N이므로 데이터 개수는 2N 내지 3N개만큼 필요하다. 이 역시 N의 크기가 크면 현실적으로 훈련 데이터를 얻기 어렵다.To find the weights using LCMV, the inverse of the covariance matrix is needed. Since a typical fully digital active array radar uses all of the plurality of
본 발명의 실시예에 따른 빔 도메인 국부 적응 빔 형성의 경우에는 자유도를 N에서 L(<N)로 줄이기 때문에 완전 디지털 능동배열 레이다에 실시간으로 적용 가능하고 필요한 훈련 데이터를 얻을 수 있다. 또한, 빔 도메인으로의 변환이 신호처리기 이전에 수행되어 빔 도메인 신호(BDS)가 신호처리기로 전달되므로 데이터의 양이 줄어들고 빠른 전송이 가능한 이점이 있다. In the case of beam domain local adaptive beam forming according to an embodiment of the present invention, the degree of freedom is reduced from N to L (<N), so it can be applied in real time to a fully digital active array radar and necessary training data can be obtained. In addition, since conversion to the beam domain is performed before the signal processor and the beam domain signal (BDS) is transmitted to the signal processor, the amount of data is reduced and fast transmission is possible.
이하, 도 4 내지 10을 참조하여 일반적인 완전 적응 빔 형성 알고리듬과 본 발명의 실시예에 따른 빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬의 성능을 비교한 결과에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 4 to 10, the results of comparing the performance of a general fully adaptive beamforming algorithm and a beam domain adaptive beamforming algorithm according to an embodiment of the present invention will be described.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 방법을 시뮬레이션하기 위한 선형 배열 안테나 구조를 나타내는 예시도이다.Figure 4 is an exemplary diagram showing a linear array antenna structure for simulating a beam domain locally adaptive beam forming method according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 일반적인 완전 적응 빔 형성 알고리듬과 본 발명의 실시예에 따른 빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬의 성능을 비교하기 위하여 복수 배열 소자(110)의 선형 배열 구조를 나타낸다. 복수의 배열 소자(110)는 일정 간격(d)으로 선형적으로 배열된다. 복수의 배열 소자(110)의 개수 N은 32이고, 부엽 레벨을 줄이기 위하여 테일러 윈도우(taylor window) 30dB가 사용되었다. 성능 비교를 위하여, 적응 빔 형성 출력의 신호대간섭잡음비 손실과 최대 부엽 레벨이 측정되었다. 재머의 입사 각도(θ)는 고정하고 빔 형성 조향 방향을 바꾸어 가며 신호대간섭잡음비 손실과 부엽 레벨이 측정되었다. 조향 각은 표적의 각도와 동일하다고 가정한다. 최대 부엽 레벨은 각 조향 각마다 형성 빔의 최대 부엽 레벨을 찾아서 측정된다. 이때, 1개의 재머를 가정하고 재머의 재머대노이즈비(Jammer to Noise Ratio, JNR)는 50dB이다. Referring to FIG. 4, a linear array structure of a plurality of
도 5는 공분산 행렬과 재머 정보를 알고 있는 경우의 신호대간섭잡음비 손실의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 도 6은 공분산 행렬과 재머 정보를 알고 있는 경우의 최대 부엽 수준의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 5 is a graph showing simulation results of signal-to-interference-noise ratio loss when the covariance matrix and jammer information are known. Figure 6 is a graph showing simulation results at the maximum sidelobe level when the covariance matrix and jammer information are known.
도 5 및 6을 참조하면, 재머 1개와 선형 제한 조건 1개가 사용되었으며, 본 발명의 실시예에 따른 빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬에서 총 2개의 자유도가 사용되었다. Referring to Figures 5 and 6, one jammer and one linear constraint condition were used, and a total of two degrees of freedom were used in the beam domain adaptive beamforming algorithm according to an embodiment of the present invention.
공분산 행렬과 재머 정보를 알고 있는 경우, 완전 적응 빔 형성 알고리듬의 신호대간섭잡음비 손실(Full ABF SINRL)과 본 발명의 실시예에 따른 빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬의 신호대간섭잡음비 손실(Beam ABF SINRL)이 서로 동일함을 알 수 있다. If the covariance matrix and jammer information are known, the signal-to-interference-noise ratio loss (Full ABF SINRL) of the fully adaptive beamforming algorithm and the signal-to-interference-noise ratio loss (Beam ABF SINRL) of the beam domain adaptive beamforming algorithm according to an embodiment of the present invention are It can be seen that they are identical to each other.
또한, 공분산 행렬과 재머 정보를 알고 있는 경우, 완전 적응 빔 형성 알고리듬(Fully ABF)의 최대 부엽 수준과 본 발명의 실시예에 따른 빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬(Beam Domain ABF)의 최대 부엽 수준이 서로 동일함을 알 수 있다.In addition, when the covariance matrix and jammer information are known, the maximum sidelobe level of the fully adaptive beamforming algorithm (Fully ABF) and the maximum sidelobe level of the beam domain adaptive beamforming algorithm (Beam Domain ABF) according to an embodiment of the present invention are different from each other. It can be seen that they are the same.
즉, 공분산 행렬과 재머 정보를 알고 있는 경우, 완전 적응 빔 형성 알고리듬과 본 발명의 실시예에 따른 빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬의 성능이 서로 동일함을 알 수 있다.That is, when the covariance matrix and jammer information are known, it can be seen that the performance of the fully adaptive beamforming algorithm and the beam domain adaptive beamforming algorithm according to the embodiment of the present invention are the same.
도 7은 재머 정보를 알고 있고 공분산 행렬을 추정한 경우의 신호대간섭잡음비 손실의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 도 8은 재머 정보를 알고 있고 공분산 행렬을 추정한 경우의 최대 부엽 수준의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. Figure 7 is a graph showing simulation results of signal-to-interference-noise ratio loss when jammer information is known and the covariance matrix is estimated. Figure 8 is a graph showing simulation results at the maximum sidelobe level when jammer information is known and the covariance matrix is estimated.
도 7 및 8을 참조하면, 완전 적응 빔 형성 알고리듬에서는 공분산 행렬 추정을 위하여 160개(N=32에 대한 5배의 자유도)의 샘플을 사용한 반면, 본 발명의 실시예에 따른 빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬에서는 10개(2에 대한 5배의 자유도)의 샘플을 사용하였다. 시뮬레이션에서 대각 로드(diagonal loading) 값은 100을 사용하였다.Referring to FIGS. 7 and 8, the fully adaptive beam forming algorithm uses 160 samples (5 degrees of freedom for N = 32) to estimate the covariance matrix, whereas the beam domain adaptive beam according to an embodiment of the present invention The formation algorithm used 10 samples (5 degrees of freedom for 2). In the simulation, the diagonal loading value was 100.
빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬의 경우 32×32 공분산 행렬 대신에 2×2 공분산 행렬의 역행렬을 구하면 되므로 계산량 측면에서 유리하고 공분산 행렬 추정에 쓰인 샘플의 수도 1/16배로 줄어든다. 또한, 신호처리기로의 통신량도 1/16배로 줄어든다.In the case of the beam domain adaptive beam forming algorithm, the inverse matrix of a 2 × 2 covariance matrix is obtained instead of a 32 × 32 covariance matrix, so it is advantageous in terms of calculation amount, and the number of samples used to estimate the covariance matrix is also reduced by 1/16. Additionally, the amount of communication to the signal processor is reduced by 1/16 times.
적용성 측면에서 이득이 있음에도 불구하고, 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 완전 적응 빔 형성 알고리듬과 비교하여 빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬은 신호대간섭잡음비 손실 측면에서 대략 0.4dB 정도의 미미한 성능 저하가 발생하고, 부엽 레벨 측면에서는 거의 유사하거나 오히려 더 좋은 성능을 보이는 것을 알 수 있다. Despite the benefit in terms of applicability, as can be seen from the simulation results, compared to the fully adaptive beamforming algorithm, the beam domain adaptive beamforming algorithm causes a slight performance degradation of approximately 0.4dB in terms of signal-to-interference-noise ratio loss, and the sidelobe In terms of level, you can see that the performance is almost similar or even better.
도 9는 재머 정보와 공분산 행렬을 추정하고 재머 하나에 자유도 3개를 할당한 경우의 신호대간섭잡음비 손실의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 도 10은 재머 정보와 공분산 행렬을 추정하고 재머 하나에 자유도 3개를 할당한 경우의 최대 부엽 수준의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. Figure 9 is a graph showing simulation results of signal-to-interference-noise ratio loss when jammer information and covariance matrix are estimated and three degrees of freedom are assigned to one jammer. Figure 10 is a graph showing simulation results at the maximum sidelobe level when jammer information and covariance matrix are estimated and three degrees of freedom are assigned to one jammer.
도 9 및 10을 참조하면, 재머 정보의 추정 오차를 보상하기 위하여 추정된 각도 좌우로 2개의 자유도를 추가적으로 사용하였다. Referring to Figures 9 and 10, two additional degrees of freedom on the left and right of the estimated angle were used to compensate for the estimation error of the jammer information.
시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 완전 적응 빔 형성 알고리듬과 비교하여 빔 도메인 적응 빔 형성 알고리듬은 신호대간섭잡음비 손실 측면에서 대략 0.2dB 정도의 미미한 성능 저하가 발생하고, 부엽 레벨 측면에서는 거의 유사하거나 오히려 더 좋은 성능을 보이는 것을 알 수 있다. As can be seen from the simulation results, compared to the fully adaptive beamforming algorithm, the beam domain adaptive beamforming algorithm has a slight performance degradation of approximately 0.2dB in terms of signal-to-interference-noise ratio loss, and has almost similar or even better performance in terms of sidelobe level. It can be seen that .
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. The drawings and detailed description of the invention described so far are merely illustrative of the present invention, and are used only for the purpose of explaining the present invention, and are not used to limit the meaning or scope of the present invention described in the claims. That is not the case. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 배열 소자
20: 증폭기
30: 아날로그-디지털 변환기
40: 가중치 처리기
50: 빔 형성기
110: 배열 소자
120: 비적응 빔 형성부
130: 빔 도메인 적응 빔 형성부10: Array element
20: amplifier
30: Analog-to-digital converter
40: Weight handler
50: Beam former
110: Array element
120: Non-adaptive beam forming unit
130: Beam domain adaptive beam forming unit
Claims (10)
상기 복수의 배열 소자를 통해 수신되는 복수의 수신 신호가 국부화되도록 상기 복수의 수신 신호를 빔 도메인으로 변환하는 비적응 빔 형성부; 및
상기 빔 도메인에서 간섭 신호를 제거하는 적응 빔 형성을 수행하는 빔 도메인 적응 빔 형성부를 포함하고,
상기 비적응 빔 형성부는 빔 도메인 변환 행렬을 이용하여 상기 복수의 수신 신호를 상기 빔 도메인으로 변환하고,
상기 빔 도메인 변환 행렬은
이고,
상기 C는 N×M 선형 제한 조건 행렬이고, 상기 N은 상기 복수의 배열 소자의 개수이고, 상기 M은 선형 제한 조건의 수이고, 는 k번째 재머의 입사 각도이고, 는 각도 에 대한 어레이 매니폴드 벡터인 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치.a plurality of array elements;
a non-adaptive beam forming unit that converts the plurality of received signals into a beam domain so that the plurality of received signals received through the plurality of array elements are localized; and
A beam domain adaptive beam forming unit that performs adaptive beam forming to remove interference signals in the beam domain,
The non-adaptive beam forming unit converts the plurality of received signals into the beam domain using a beam domain transformation matrix,
The beam domain transformation matrix is
ego,
Wherein C is an N×M linear constraint condition matrix, N is the number of the plurality of array elements, and M is the number of linear constraint conditions, is the angle of incidence of the kth jammer, is the angle The beam domain is an array manifold vector for a local adaptive beam forming device.
상기 복수의 배열 소자의 개수가 N일 때, 상기 빔 도메인의 차수는 상기 N보다 작은 L개인 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치.According to claim 1,
When the number of the plurality of array elements is N, the order of the beam domain is L, which is smaller than N.
상기 빔 도메인의 차수는 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 개수인 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치.According to clause 2,
The order of the beam domain is the number of jammers plus the number of linear constraint conditions of the LCMV. Beam domain local adaptive beam forming device.
상기 빔 도메인 적응 빔 형성부는 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치
를 적용하여 상기 적응 빔 형성을 수행하고,
상기 는 L×1 빔 도메인 형성 가중치이고, 상기 는 빔 도메인 선형 제한 조건 행렬로서 이고, 상기 는 공분산 행렬로서 이고, 는 응답 벡터이고, 상기 는 빔 도메인 변환 행렬인 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치.According to clause 2,
The beam domain adaptive beam forming unit uses beam domain adaptive beam forming weights.
Perform the adaptive beamforming by applying
remind is the L×1 beam domain forming weight, and is the beam domain linear constraint matrix, And, the above is the covariance matrix ego, is the response vector, and is a beam domain local adaptive beam forming device, where is the beam domain transformation matrix.
재머 정보를 상기 복수의 수신 신호로부터 추정하는 경우, 상기 빔 도메인의 차수는 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 값 이상인 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 장치.According to clause 2,
When estimating jammer information from the plurality of received signals, the order of the beam domain is greater than or equal to the number of jammers and the number of linear constraint conditions of the LCMV.
상기 추정된 재머의 각도 정보와 미리 정해진 선형 제한 조건을 기반으로 빔 도메인 변환 행렬을 산출하여 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈을 세팅하는 단계;
상기 수동 수신 구간 신호의 제2 부분의 수신 신호가 상기 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈로 수신되어 제1 빔 도메인 신호로 변환되는 단계;
상기 제1 빔 도메인 신호를 이용하여 공분산 행렬을 추정하는 단계;
상기 공분산 행렬과 빔 도메인 선형 제한 조건으로부터 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치를 산출하는 단계;
송신구간 이후의 수신 구간에서 수신 구간 신호를 상기 비적응 완전 디지털 빔 형성 모듈로 수신하여 제2 빔 도메인 신호로 변환하는 단계; 및
상기 제2 빔 도메인 신호에 상기 빔 도메인 적응 빔 형성 가중치를 적용하여 적응 빔 형성을 수행하는 단계를 포함하는 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 방법.Detecting a jammer and estimating angle information of the jammer using a received signal of a first portion of the passive reception section signal;
Setting a non-adaptive fully digital beam forming module by calculating a beam domain transformation matrix based on the estimated angle information of the jammer and predetermined linear constraints;
receiving a received signal of a second portion of the passive receiving section signal by the non-adaptive fully digital beam forming module and converting it into a first beam domain signal;
estimating a covariance matrix using the first beam domain signal;
calculating beam domain adaptive beamforming weights from the covariance matrix and beam domain linear constraints;
Receiving a reception section signal in a reception section after the transmission section by the non-adaptive fully digital beam forming module and converting it into a second beam domain signal; and
A beam domain local adaptive beam forming method comprising performing adaptive beam forming by applying the beam domain adaptive beam forming weight to the second beam domain signal.
상기 수동 수신 구간 신호는 복수의 배열 소자를 통해 수신되고,
상기 복수의 배열 소자의 개수가 N일 때, 상기 제1 빔 도메인 신호의 차수와 상기 제2 빔 도메인 신호의 차수는 상기 N보다 작은 L개인 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 방법.According to clause 7,
The passive reception section signal is received through a plurality of array elements,
When the number of the plurality of array elements is N, the order of the first beam domain signal and the order of the second beam domain signal are L, which is less than N. Beam domain local adaptive beam forming method.
상기 제1 빔 도메인 신호의 차수와 상기 제2 빔 도메인 신호의 차수는 상기 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 개수인 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 방법.According to clause 8,
The order of the first beam domain signal and the order of the second beam domain signal are the number of the jammers plus the number of linear constraint conditions of the LCMV. Beam domain locally adaptive beam forming method.
상기 제1 빔 도메인 신호의 차수와 상기 제2 빔 도메인 신호의 차수는 상기 재머의 개수와 LCMV의 선형 제한 조건의 개수를 더한 값 이상인 빔 도메인 국부 적응 빔 형성 방법.According to clause 8,
A beam domain locally adaptive beam forming method wherein the order of the first beam domain signal and the order of the second beam domain signal are greater than or equal to the number of the jammers and the number of linear constraints of the LCMV.
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| KR1020210040514A KR102625854B1 (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | Beam domain localized adaptive beamforming device for fully digital active array radar and method thereof |
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| KR101712425B1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-03-06 | 한화시스템(주) | Method for Adaptive Beamforming of Digital Array Antenna and Program Stored in Storage for Executing the Same |
| KR101925108B1 (en) * | 2018-06-07 | 2018-12-04 | 한화시스템 주식회사 | Adaptive side lobe canceller method for a fully digital active array radar |
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- 2021-03-29 KR KR1020210040514A patent/KR102625854B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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| KR101712425B1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-03-06 | 한화시스템(주) | Method for Adaptive Beamforming of Digital Array Antenna and Program Stored in Storage for Executing the Same |
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