기상 클러터 효과를 고려한 표면 클러터 반사신호 모노펄스 레이다 공대지 신호 생성 = Airborne Monopulse Radar Echo Signal Generation from Surface Clutter Including Weather Clutter Effect

국문 초록 (Abstract)

레이다 수신 신호에는 표적에서 되돌아오는 신호뿐만 아니라 클러터의 신호도 존재하고, 이의 정확한 모의는 레이다특성의 예측과 분석에 필수적이다. 항공기에 탑재된 레이다의 신호 데이터를 얻는 방법은 매우 복잡하고 다양한 환경에서 신호를 획득하는 데 많은 제한이 존재하여, 항공기 레이다의 모의 신호 생성 방법이 필요하다. 본 논문에서는 X 밴드레이다용으로 개발된 체적 클러터를 모의하는 기상 시뮬레이터와 표면 클러터의 지표면 시뮬레이터를 통합하며, 기상상황의 영향이 고려된 지표면 반사 신호를 모의한다. 고주파일수록 신호에 대한 기상 상황의 영향이 증가하기 때문에X 밴드에서 기상 클러터 효과는 매우 중요하다. 시뮬레이터는 실제 데이터를 기반으로 시 영역 신호를 모의하며, 클러터의 무작위 특성 및 항공기의 움직임으로 발생하는 도플러(Doppler) 효과를 모두 신호에 반영한다. 또한 자연계의 클러터에서 되돌아오는 신호뿐만 아닌 높이를 임의로 달리한 구조에서 되돌아오는 신호를 모의하는 방법을 제안한다. 두 시뮬레이터의 통합한 임펄스 신호에 선형 주파수 변조(linear frequency modulation) 파형을 적용해 최종 신호를 생성한다.

참고문헌 (Reference)

1 남정훈 ; 이현수 ; 고일석 ; 송종화 ; 배창식, "다양한 클러터 환경을 고려한 모노펄스 레이다 공대지 거리측정 알고리듬 성능평가" 한국전자파학회 31 (31): 631-639, 2020

2 W. Wu, "Urban area SAR image man-made target extraction based on the product model and the time–frequency analysis" 8 (8): 943-952, 2015

3 A. Brown, "Trajectory optimization for high-altitude long-endurance UAV maritime radar surveillance" 56 (56): 2406-2421, 2019

4 Choi Jihyo ; 고일석 ; Jung Ji-hyun, "Time Domain Signal Simulation of Weather Clutter for an Airborne Radar Based on Measured Data" 한국전자파학회 22 (22): 403-411, 2022

5 J. W. Rim, "Simulation of airto-ground ranging mode of airborne monopulse radar over complex terrain" 14 (14): 1991-1999, 2020

6 H. H. Benzon, "Simulation and prediction of weather radar clutter using a wave propagator on high resolution NWP data" 56 (56): 3885-3890, 2008

7 남정훈 ; 임재원 ; 이현수 ; 고일석 ; 손종화, "Modeling of Monopulse Radar Signals Reflected from Ground Clutter in a Time Domain Considering Doppler Effects" 한국전자파학회 20 (20): 190-198, 2020

8 J. Naganawa, "Measurement-based evaluation on detection probability of extended squitter for air-to-ground surveillance" 66 (66): 8883-8894, 2017

9 D. Xiang, "Man-made target detection from polarimetric SAR data via nonstationarity and asymmetry" 9 (9): 1459-1469, 2016

10 최지효 ; 고일석, "Efficient Algorithm to Calculate a Time-Domain Echo Signal from Moving Targets Based on Physical Optics and the Application to an Autonomous Driving Simulation" 한국전자파학회 21 (21): 351-358, 2021

11 A. Guerra, "Dynamic radar network of UAVs : A joint navigation and tracking approach" 8 : 116454-116469, 2020

12 G. Galati, "Computer simulation of weather radar signals" 3 (3): 17-44, 1995

13 Y. A. Oh, "Attenuation correction effects in rainfall estimation at X-band dual-polarization radar: Evaluation with a dense rain gauge network" 2016 : 9716535-, 2016

14 R. Meneghini, "Application of a threshold method to airborne-spaceborne attenuating-wavelength radars for the estimation of space-time rain-rate statistics" 37 (37): 924-938, 1998

15 Y. Oh, "An empirical model and an inversion technique for radar scattering from bare soil surfaces" 30 (30): 370-381, 1992

16 P. K. Zwagerman, "Air-to-ground ranging using electronic roll stabilization of monopulse data" 1988

17 H. Kikuchi, "Adaptive pulse compression technique for X-band phased array weather radar" 14 (14): 1810-1814, 2017

18 Z. Zhang, "A novel real-time penetration path planning algorithm for stealth UAV in 3D complex dynamic environment" 8 : 122757-122771, 2020