액체의 특성 분류를 위한 스펙트럼 분석 방법

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.12

액체의 특성을 분류하기 위해서는 액상 물질의 유전율의 차이 등에 따른 특징적인 현상들을 파악하여야 한다. 이러한 현상들을 원격으로 탐지하여 추출할 수 있다면 폭발 가능성이 있는 위험물질의 검색이나 액체의 종류 등을 파악하는데 유용하게 활용할 수 있을 것이다. 따라서 본 논문에서는 광대역 전자파 신호를 이용하여 액체의 반사 및 투과신호를 하나의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나에서 획득하여 분석하였다. 반사 또는 투과신호는 액체의 종류에 따라 주파수별 응답특성이 다르게 나타난다. 그러나 기존의 FFT 스펙트럼 추정방식은 주파수 해상도 문제 및 윈도잉에 의한 왜곡 때문에 적용하기 어렵다. 따라서 이러한 문제들을 최소화할 수 있는 고유벡터 해석 기법을 이용한 고해상도 스펙트럼 추정 및 분석 방법을 적용하였다. 이렇게 얻어진 결과들로부터 투과 또는 반사경로 들에 따른 액체의 종류별 첨두치 주파수들 및 대응전력 값들을 비교함으로서 다양한 액체들의 분류가 가능함을 보였다.

유속 레이다에서의 도플러 스펙트럼 모의구현에 관한 연구

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.10

A current velocity measurement radar for a river or a stream estimates Doppler frequencies of return echoes to extract the corresponding surface velocity information. It is very important to maintain the reliability and accuracy of these velocity estimates for water resource management such as flooding or drought conditions. However, received Doppler spectra of water surface return echoes have very widely varying shapes according to different measurement environments and weather conditions. Therefore, serious problems may arise in maintaining the reliability and accuracy of velocity estimating algorithm in a radar sensor because of Doppler spectra which can have many different kind of shapes. Therefore, in this paper, an appropriate Doppler spectrum model is suggested to simulate many various Doppler spectra. This model can be very useful in validating the reliability and accuracy of surface velocity estimates.

ADCP에서의 스펙트럼 모멘트 추정에 관한 연구

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.8

ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 에서의 거리 별 유속이나 유체의 교란 정도 등에 관한 정보는 수신 도플러 스펙트럼의 첫 번째 및 두 번째 스펙트럼 모멘트를 추정함으로서 얻을 수 있다. 그러나 펄스페어(Pulse-pair) 방법으로 불리는 상관함수 추정에 의한 모멘트 추정 기법은 일반적으로 가장 많이 사용되고 있으나 수신 신호의 특성이 대칭형 도플러 스펙트럼이며 하나의 첨두치를 갖는 것을 전제 조건으로 한다. 유체의 교란정도가 심하게 나타나는 상황에서는 이러한 조건이 충족되지 않을 수 있기 때문에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 분석하기 위하여 여러 가지 형태를 가지는 다양한 도플러 스펙트럼 수신 신호들을 모의 구현하였으며 이러한 신호들을 이용하여 펄스페어 추정 방법에 의하여 얻어진 결과 값들을 FFT(Fast Fourier Transform) 추정 방법에 의한 결과 값들과 비교하고 그 차이점을 분석하였다. 수신 신호가 도플러 주파수 영역에서 심하게 편이 되거나 다중 첨두치를 가지는 경우에는 펄스 페어 방법에 의한 추정치들은 무의미한 값들로 나타날 수 있음을 알 수 있다.

유속 측정 레이다에서의 도플러 주파수 추정에 관한 연구

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.7

수자원 관리를 위하여 활용되고 있는 레이다 센서는 도플러 주파수를 추정함으로서 표면 유속을 측정한다. 따라서 도플러 주파수 추정치에서의 높은 신뢰성 및 정확도가 요구된다. 그러나 유속 관련 도플러 스펙트럼은 측정 환경 및 기상 상태에 따라 매우 다양한 형태를 나타낼 수 있다. 따라서 현재 레이다 센서에서 사용되는 기존의 유속정보 추출 알고리즘의 정확도 및 신뢰성에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 방법을 개선할 수 있는 도플러 스펙트럼 첨두치 주파수 추정에 의한 유속 정보 추출 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 기존 방법에 비하여 더 정확한 유속의 측정이 가능함을 보여준다.

기상 레이다에서의 클러터 영향 분석

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.9

A weather radar estimates Doppler frequency and width of Doppler spectrum from the received weather signal which represents the return echoes from rain or dust particles in a corresponding area. These estimates are very important parameters since they are directly related to precipitation, wind velocity and degree of turbulence. Therefore, these estimated values should be highly reliable to obtain accurate weather information. However, the echoes of a weather radar include both the weather signal and the clutter which occurred from ground reflection or moving objects, etc. The existence of the clutter in the echoes may cause serious errors in the estimation of weather-related parameters. Therefore, in this paper, models are developed to represent the weather signal and the clutter for the purpose of analyzing estimation errors caused by the strong clutter echoes. Using these models, various return echoes according to the weather signal and clutter power are simulated to analyze the effects of the clutter.

수위 측정 레이다에서의 비트 주파수 추정에 관한 연구

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.8

수자원 관리를 위하여 활용되고 있는 FMCW 레이다 센서는 비트 주파수를 추정함으로서 표면 수위를 측정한다. 따라서 비트 주파수 추정치에서의 높은 신뢰성 및 정확도가 요구된다. 그러나 수위에 따른 비트 스펙트럼은 시스템의 주파수 선형성 및 측정 환경, 기상 상태에 따라 매우 다양한 형태를 나타낼 수 있다. 따라서 현재 사용되는 기존의 수위정보 추출 알고리즘의 정확도 및 신뢰성에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 방법을 개선할 수 있는 고 해상도 비트 스펙트럼 추정에 의한 수위 정보 추출 방법들을 분석하였다. 이러한 방법들은 SNR 이 일정 기준 이상인 경우 더 정밀한 수위의 측정이 가능함을 보여준다. 그러나 SNR 이 매우 낮은 상황에서는 절대적인 오차수준이 크게 나타나지만 오히려 기존의 방법이 상대적으로 더 높은 신뢰도를 보인다. A water level measurement radar estimates beat frequencies to extract the corresponding water level information for water resource management. Therefore, it is required to maintain the high degree of reliability and accuracy in beat frequency estimates. However, Beat spectra of water surface return echoes can have very widely varying shapes according to system frequency linearity, measurement environments and weather conditions. Therefore, serious problems may arise in maintaining the reliability and accuracy of the conventional level estimation method. Therefore, in this paper, high resolution spectrum estimates are analyzed for improvement of the conventional method. These methods show that the more accurate level measurement can be possible on the condition that SNR is higher than a certain required threshold. However, if SNR is too low, the conventional method shows that estimates are more reliable than the suggested method though absolute errors are too large.

전자파를 이용한 목표물의 특성 분석에 관한 연구

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.6

Electromagnetic wave signals radiated from an antenna are reflected by targets and received through the same antenna. These received signals show different characteristics according to various target materials having different dielectric constants. Therefore, target characteristics can be recognized if we can utilize these return signals efficiently. this method can be applied for discrimination and classification of hazardous materials. In this paper, utilizing these experimentally obtained signals, correlation characteristics are obtained and analyzed for classification and discrimination purposes. Although the correlation method requires the storage of reference signals, it shows very promising results. this correlation method can be applied for classification and discrimination of hazardous materials.

국지적 기상 레이다에서의 기상 변화 탐지 방법 분석

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2021 한국정보통신학회논문지 Vol.25 No.10

Most of weather radar systems are used to monitor the whole weather situation for the very wide and medium-to-long range area. However, as the likelihood of occurrence of the local weather hazards is increased in recent days, it is very important to detect these wether phenomena with a local weather radar. For this purpose, it is necessary to detect the fast varying low altitude weather conditions and the effect of the ground surface clutter is more evident. Therefore, in this paper, the newly suggested method is explained and analyzed for detection of weather hazards such as the gust and wind shear using the fluctuation of wind velocities and the gradient of wind velocities among range cells. It is shown that the suggested method can be used efficiently in the future for faster detection of weather change through the simple algorithm implementation and also the effect of the ground clutter can be minimized in the detection procedure.

항공기용 레이다를 위한 효율적인 클러터 모의 방법

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.9

Simulation of the strong clutter occurring from the airborne radar is essential in the efficient development and performance evaluation of the aircraft radar system. If the efficient simulation of the clutter can be successful, algorithms can be proved and analyzed and also the performance evaluation is possible in the laboratory environment. Therefore, development and implementation of the airborne radar system can be achieved very economically in the effective way. However, the clutter simulation procedure is very difficult and tedious since the clutter environment changes in numerous ways as it depends on the flight path, direction of antenna beam, reflectivity of the surface, etc.. Thus, in this paper, the general Doppler spectrum model is suggested for efficient simulation of the various clutter environment. Also, it is shown that the various type of clutter in time domain can be generated easily by changing and adjustment of parameters in the general Doppler spectrum model.

기상 레이다에서의 도플러 주파수 추정 방법 개선에 관한 연구

이종길,Lee, Jonggil 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.9

A wind velocity is measured in a weather radar as well as the strength of return echoes from rain clouds. These wind velocities are obtained through estimation of Doppler frequencies in return signals. This kind of Doppler frequency estimation method is called as a correlation method. It is widely used in most weather radars because of less computation time. However, it may cause serious errors if a spectrum is not symmetric. Therefore, in this paper, it is shown that the improved method using 3^rd order phase estimation model yields the more accurate estimation of the average Doppler frequency using various simulated weather data.