Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB Chap

Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB (Chap 9. 1~9. 6) 2012. 2. 21. 김 성환 1

Clutter return이 target-like echo이기 때문에 clutter echo로부터 target을 구분 하기 위한 한 가지 방법은 target RCS σt, 와 예측된 clutter RCS σc 를 기반으로 하는 방식이다. Average clutter RCS는 다음과 같다. : clutter scattering coefficient Target return과 clutter return의 도달각은 다르기 때문에(propagation factor가 다름) SCR을 다음과 같이 정의한다. 3

9. 2. Surface Clutter Surface clutter는 땅과 바다를 모두 포함한다. 이는 area clutter라고도 한다. Area clutter는 항공 레이더의 look-down mode와 지면에 놓인 레이더를 이용하 여 낮은 grazing angle에서 목표물을 추적할 때 중요하다. clutter의 양에는 grazing angle, surface roughness, radar wavelength가 영향을 미친다. 일반적으로 clutter scattering 계수 σ0는 파장이 작을수록 더 크다. 4

따라서 single resolution volume의 총 RCS는 다음과 같다. 10

9. 4 Clutter Statistical Models Resolution volume내의 clutter들은 랜덤한 phase와 amplitude를 가진 많은 수의 scatterer들로 구성되어 있다. 따라서 이들을 probability distribution function을 이용하여 통계적으로 표현한다. Distribution의 type은 clutter의 자체 성질(바다, 땅, volume), 레이더의 동작 주파 수, grazing angle과 관계가 있다. 하나의 scatterer에서 수신되는 echo가 다른 scatterer에서 수신되는 echo와 서로 독립적이고, 바다나 땅의 clutter가 이러한 많은 scatterer로 구성되어 있다면, clutter는 Rayleigh distribution을 사용하여 다음과 같이 모델링 될 수 있다. Log-normal distribution이라는 것은 낮은 grazing angle에서 land clutter를 나타 내는 방법이다. 이는 flat region에서 sea clutter에도 적합한 방법이다. 13

Weibull distribution은 1~10 GHz 주파수에서 5도 보다 작은 grazing angle일 때 의 clutter를 모델링하기 위해 사용된다. Weibull pdf는 weibull slope parameter a와 median scatter coefficient에 의해 결정되고, 식은 아래와 같이 정의된다. b=1/a로 정의되고 이는 shape parameter라고 한다. b=2일 경우에 Weibull distribution은 Rayleigh distribution이 된다. 14

9. 5 Clutter Spectrum 정지된 clutter의 power spectrum은 delta function에 의해 표현될 수 있다. 하지만, clutter는 항상 정지상태가 아니고, 실제로는 풍속과 안테나의 움직임 때 문에 doppler frequency가 나타날 수 있다. 일반적으로 clutter spectrum은 f=0와 레이더 PRF의 정수배 근처에서 집중되어 나타나게 된다. Clutter power spectrum은 fixed(stationary)와 random(frequency spreading) component의 합으로 나타날 수 있다. (대부분의 경우에 random component는 Gaussian이다. ) Random power ratio를 W 2으로 나타내면, clutter spectrum은 다음과 같이 정의 된다. σω는 rms frequency spread component이고 Doppler frequency spread를 결정 한다. 15

9. 6 Moving Target Indicator(MTI) Pulsed radar system은 느린 target, 정지 target, 빠른 target을 구분할 수 있는 특별한 filter를 사용한다. 이러한 filter의 종류는 Moving Target Indicator(MTI) 라고 한다. MTI filter의 목적은 clutter에 의해 발생되는 target-like return을 억제하고, 움직 이는 target으로부터의 return을 감쇠없이 통과시키는 것에 있다. Clutter return을 효과적으로 억제하기 위해 MTI filter는 DC와 PRF의 정수배에 서 deep stop-band를 가져야 한다. 17