Since the wavelength of electromagnetic waves mainly used by radar is considerably longer than that of light, the wave diffracted more easily, and signals reflected from multiple targets are mixed. In addition, while multipath from the transmitter to the receiver is used for data communication, since radar's goal is to estimate the target information (distance, Doppler, angle) from the mixed signal, multipath is excluded. When the radar signal is propagated, the signal strength is inversely proportional to the surface area of the sphere whose radius is the travel distance, so the signal that has undergone multipath is negligible compared to the signal from the line of sight. This dissertation starts with explaining the principles of radar and proposes techniques to overcome the limitations of conventional radar imaging (constant linear motion and side-looking geometry). Subsequently, a method for accurately estimating a target position (especially an angle) using multiple-input multiple-output (MIMO) radar and a target positioning method considering the atmospheric refractivity profile is proposed. Finally, we propose an efficient radar data processing technique for estimating the trajectory of a moving vehicle. For the evaluation of the presented techniques, comparisons with the mean square error (MSE) of the existing techniques as well as with the lower bound of the estimation variance, Cramér-Rao bound or posterior Cramér-Rao bound, are presented.
레이다가 주로 사용하는 전자기파의 파장은 가시광선에 비해 상당히 길기 때문에 빛보다 회절이 크게 일어나 여러 개의 표적으로부터 반사된 신호가 섞이게 된다. 또한, 데이터 통신에선 송신기에서 수신기로 이르는 다중 경로를 이용하는 반면 레이다의 목표는 섞여져 들어온 수신 신호로부터 표적의 정보(거리, 도플러, 각도)를 추정하는 것이므로 다중 경로를 배제한다. 레이다 신호가 전파될 때 신호의 세기는 이동 거리를 반지름으로 하는 구의 겉넓이에 반비례하므로 곧바로 들어온 신호에 비해 다중 경로를 겪은 신호는 무시 가능하다. 이 논문은 먼저 레이다의 원리를 설명하는 것으로부터 시작해서 기존의 레이다 이미징이 가지는 한계(등속 직선 운동 및 측방 관측)를 극복하는 기법들을 제시한다. 이어서, 다중-입력 다중-출력 레이다를 이용하여 표적 위치(특히 각도)를 정밀하게 추정하는 기법 및 대기 굴절률에 의해 전파가 휘는 현상을 고려한 표적 위치 추정 기법을 제안한다. 마지막으로, 이동하는 차량의 궤적을 추정하기 위한 효율적인 레이다 데이터 처리 기법을 제시한다. 제시된 기법들의 평가를 위해 기존의 기법과 비교하거나 추정 오차의 하한인 크래머-라오 경계 혹은 포스티리어 크래머-라오 경계를 도출하여 평균 제곱 오차와 비교하였다.
