MIMO 안테나 배열을 이용한 IR-UWB 레이더 이미징의 횡방향 결과 개선 방안

Abstract

레이더 이미징 방법 중 하나인 delay and sum (DAS) 알고리즘을 사용하는 경우 DAS 자체의 특성상 이미지 결과가 실제 표적보다 넓게 보이는 현상이 일어난다. 이를 해결하기 위해 이미지의 상위 일정 비율만 추출하여 폭을 좁히는 threshold 방법을 사용할 수 있지만 표적의 크기에 따라 그 비율이 다를 수 있다. 또한 같은 종방향 거리(down range) 또는 서로 다른 종방향 거리에 있는 두 표적을 이미징하는 경우 실제 표적이 아닌 ghost target의 이미지만 남거나 멀리 있는 표적의 이미지가 제거될 수 있다. 이에 본 논문에서는 impulse radio-ultra wideband (IR-UWB) 레이더 이미징에서 threshold를 쓰지 않고 이미지의 횡방향(cross range) 결과를 개선하는 방법을 제안한다. 먼저 multiple-input multiple-output (MIMO) 안테나 배열은 송신, 수신 안테나가 분리되어 있으므로 각 안테나 pair는 측정된 거리를 이용하면 안테나를 초점으로 하는 타원면 (ellipsoid)을 만들 수 있다. 구성한 안테나 배열에서 같은 송신 안테나를 공유하는 안테나 pair에 대해 측정 거리에 따른 타원면을 그리고 이 위의 점들의 공간 밀집도를 조사한다. 같은 송신 안테나를 공유하는 안테나 pair에 대해 이 작업을 수행함으로써 횡방향으로 배치된 다수의 표적에 대응할 수 있다. 계산 결과 높은 밀집도를 가진 부분이 선택되어 이 영역의 이미지를 얻는다. 제안된 방법을 통해 threshold를 적용하지 않고도 단일 표적과 2개의 표적이 놓인 상황에 대해 횡방향 폭이 상당히 줄어드는 효과를 확인할 수 있었다. 또한 단일 표적 중 폭이 넓은 것을 이미징할 때에는 그 물체의 폭의 양 끝에 근접한 부분에 이미지를 형성하는 것을 확인하였다.