This dissertation focuses on the signal processing related to target classification and positioning through ground radar system. In this dissertation, we used jet engine modulation (JEM) signature which is widely used for non-cooperative target recognition (NCTR) and the positioning error and compensation due to atmospheric refraction effect are mentioned.
In the first part, we discuss the classification of jet engines through radar. Radar signals scattered by an operating jet engine contain a unique signature that can be used to classify the type of engine, and therefore the aircraft. We present a new algorithm based on the maximum likelihood estimation (MLE) principle that can identify the number of blades of the rotors in the jet engine from the returned radar signal. The proposed algorithm uses the successive interference cancellation (SIC) technique and is assessed with synthetic data as well as real radar data using a mock-up jet engine. The proposed SIC algorithm performs better than previously known jet engine-classification algorithms.
In the second part, we deal with accurate target positioning of the target with surveillance radar. The positioning of a target with radar measurements could be inaccurate because of the atmospheric refraction effects. We present a technique for determining the refractivity parameters using known position information of cooperative targets. The estimated refractivity parameters are then used to find the position of a noncooperative target, along with its radar range and angle measurements. The performance of the proposed algorithm is assessed by comparing the mean square error (MSE) of the estimate with the Cramer-Rao lower bound (CRLB) as well as by testing the algorithm with real field data. Ground-based military surveillance radar can adopt the proposed algorithm and benefit when there are some cooperative flying aircraft while there is no external refractivity information such as radiosonde data.
이 논문은 지상 레이다 시스템을 통한 표적 구분 및 위치 추정에 관한 신호처리 기법에 대해서 초점을 맞추고 있다. 본 논문에서는 표적 구분을 위해서 비협조 표적 인식에 많이 사용되는 제트 엔진 산란 특성을 이용하였고, 대기 굴절 효과에 따른 위치 추정 오차 및 보상 기법에 대해서 언급하였다.
첫 번째 부분에서는, 레이다를 통한 제트 엔진의 구별에 대한 연구 결과에 대해서 언급한다. 제트 엔진에 의해서 산란된 레이다 신호는 엔진의 종류를 구별할 수 있는 특성을 포함하고 있기 때문에, 결과적으로 해당 신호를 분석하면 항공기의 종류 또한 구별할 수 있게 된다. 본 논문에서는 제트 엔진에 맞고 돌아온 신호로부터 제트 엔진의 로터의 날개 개수를 추정할 수 있게 하는 최대 우도 추정 기반의 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 순차적 간섭 제거 방식을 사용하였으며, 가상 데이터와 제작한 목업 제트 엔진으로부터 측정한 실제 제트 엔진 산란 데이터를 통해서 알고리즘의 성능을 검증하였다. 제안한 순차적 간섭 제거 기반의 알고리즘은 이전에 알려져 있는 제트 엔진 구별 알고리즘들보다 성능이 뛰어남을 보였다.
두 번째 부분에서는, 감시 레이다를 통한 표적의 정확한 위치를 추정하는 방안에 대해서 기술하였다. 대기 굴절 효과 때문에 레이다 측정을 통해서 표적 위치를 추정하는 것은 부정확할 수 있다. 그에 따라서 본 논문에서는 미리 알고 있는 협력 표적의 위치 정보를 이용하여 굴절률 관련 변수들을 결정하는 방법을 제안하고자 한다. 추정된 굴절률 변수들은 레이다의 거리 및 각도 관련 측정값을 함께 이용하여 비협력 표적의 위치를 결정하는데 사용된다. 제안하는 알고리즘의 성능은 가상 데이터와 실제 레이다 장비를 통해서 측정한 데이터를 사용하여 검증하였으며, 추정 값에 대한 평균 제곱 오차를 계산하여 크래머-라오 하한과 함께 비교하는 방식을 사용하였다. 군사적 목적의 지상 레이더 시스템에 제안하는 알고리즘을 적용할 수 있으며, 라디오 존데 데이터와 같은 외부의 굴절률 관련 정보가 없는 경우에 대해서 몇 개의 협력 항공기 표적들에 대한 정보가 있을 때 유리할 것으로 판단된다.
