A Study on Resource Management and Target Detection Using Dual-band MFR

Abstract

다기능 레이더(MFR)는 제한된 레이더 자원 내에서 다양한 작업을 수행하기 때 문에, 레이더 자원을 효율적으로 활용하고 작업의 성능을 향상시키기 위해 레이더 자원관리는 필수적이다. 자원관리는 일반적으로 자원 할당과 빔 스케줄링으로 구 성된다. 자원 할당은 제한된 레이더 자원 내에서 탐지 및 추적 작업의 목표에 따 라 레이더 자원을 할당하는 것이며, 빔 스케줄링은 작업의 우선순위에 따라 MFR 작업을 효율적으로 배치하는 것이다. 작업 빔은 동시에 방출될 수 없으므로 빔 스 케줄링 과정은 단일 프레임 시간 동안 빔 전송의 순서와 시간을 결정해야 한다. 작업 수가 증가함에 따라 각 작업에 할당되는 자원의 양이 줄어들고, 작업 성능이 저하되거나 낮은 우선순위 작업에는 자원이 할당되지 않을 수 있으며, 또한, 작업 수가 증가함에 따라 낮은 우선순위 작업이 지연되거나 아예 수행되지 않을 수 있 다. 고기동 표적은 작은 크기, 높은 속도, 낮은 레이더 반사 단면적(RCS), 강한 잡음 특성을 가지고 있어 매우 약한 레이더 반사 크기를 생성한다. 따라서 이러한 목표 물에서 수신된 신호는 필요한 최소 탐지 전력을 만족하지 못할 수 있으며, 신호 대 잡음/잡음 비율(SNR/SCR)이 너무 낮아 탐지 성능이 저하된다. 이를 해결하기 위해 동기식 합성 기법이 연구되었으나 고기동 표적은 갑자기 나타나거나 사라지 며 비 일정한 움직임 때문에 탐지를 위한 충분한 CPI 확보하기 쉽지 않다. 따라서 제한된 CPI 내에서 고기동 표적을 탐지할 수 있는 알고리즘이 필요하다. 최근 이중대역 레이더를 활용한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이에 본 논문 에서는 이중대역(S밴드, X밴드) MFR을 사용한 자원관리 및 표적탐지 기법을 제안 한다. 자원관리 측면에서 이중대역 MFR을 사용할 경우, 사용할 수 있는 자원이 단일 밴드 MFR에 비해 두 배로 늘어나고, 더 많은 자원을 할당할 수 있다. 또한, 이중대역 MFR을 이용하여 여러 작업을 수행하므로 더 효율적인 빔 스케줄링이 가능하다. 본 논문에서는 표적의 위협 평가를 위한 위협 속도를 정의하고, 이를 바탕으로 이중대역 MFR이 동일 표적을 탐지하고 추적할 때 각 밴드 MFR(S밴드, X밴드)에 다양한 추적 작업을 할당하는 방법을 제안한다. 시뮬레이션 결과, 제안 된 방법이 단일 밴드 MFR보다 자원을 더 효율적으로 관리할 수 있음을 확인할 수 있습니다. 목표물 탐지 측면에서 이중대역 MFR을 사용할 경우, 목표물을 탐지할 수 있는 CPI가 단일 밴드 MFR보다 두 배로 증가하며, 두 대역의 신호를 융합하여 동기식 합성을 수행하였을 때, 표적의 SNR이 증가하여 탐지 확률을 높일 수 있다. 이중대 역 MFR의 신호를 융합하려면 파장 차이에 대한 진폭 및 위상 보상이 필요하며, 본 논문에서는 PSO 최적화 기법을 사용하여 위상 보상을 수행하고, 평균값 변조 를 사용하여 진폭 보상을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 제안된 방법이 단일 밴드 MFR보다 더 높은 탐지 확률을 가짐을 확인할 수 있었다.