Pulse Repetition Interval Analysis - (2)

1부에 이어서 PRI 변조의 종류에 대해 알아본다.

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일반적이 PRI 카테고리 (2)

[ Dwell과 Switch PRI ]

Dwell과 switch PRI를 사용하는 레이다는 서로 다른 많은 PRI를 선택하여 사용한다.

여러 종류의 서로 다른 PRI 중에서 자동으로 빠르게 스위칭이 이뤄지며 레이다 기능을 수행한다.

이러한 레이다에서 우리의 관심은 constant PRI로 특정할 수 있는 것과 얼마나 많은 PRI가 사용되는지, 어떤 스위칭 패턴이 관측되는지, 그리고 고정된 PRI를 송신하는 구간은 얼마나 긴지(dwell time) 지등이 포함된다.

이러한 레이다 기법은 거리 모호성을 해결하고 속도 모호성이나 표적 eclipsing (blind range), 또는 blind speed를 없애기 위해 사용된다.

일부 짧은 PRI를 사용하는 거리 추적 레이다들은 펄스를 송신한 후에 특정 시간 동안 표적 반사 신호를 유지하기 위해서 PRI를 조정하기도 한다.

100 ㎲에서 125 ㎲ 이하의 PRI를 사용하는 레이다는 eclipsing이나 거리 모호성을 없애기 위해서 여러 다른 값으로 PRI를 스위칭한다. 

ELINT 분석가들이 레이다가 사용하는 PRI 세트를 분석하면 레이다의 모호성 거리를 알 수 있다.

만약 PRI의 연속이 주기적이라면 레이다는 거리 모호성이나 이와 유사한 목적을 위해 PRI를 스위칭하기 때문임을 알 수 있다.

반면에 PRI 연속이 주기적이지 않고 어떤 특정 패턴을 갖는다면 표적 위치 측정을 위해 적응적으로 변화하려는 레이다 절차임을 말해준다.

만약 랜덤하게 PRI가 스위칭 된다면 이는 레이다의 EP 기능과 관련이 있다.

스위치 되는 PRI가 필요로 하는 시간을 파악하는 것은 필요하며 어떠한 시간이든 각 PRI의 dwell time으로 특성 지을 수 있다.

 

[ PRI Stagger ]

PRI Stagger는 두 개나 그 이상의 PRI가 선택되어 고정된 순서로 사용되는 것을 말한다.

이 연속은 하나 이상의 여러 간격을 두고 반복될 수도 있다.

PRI stagger의 시퀀스는 하나의 시퀀스 주기를 구성하는 “position”의 개수와 서로 다른 간격의 수로 정의된다.

가장 흔한 형태의 Stagger 시퀀스는 길고 짧은 PRI가 서로 번갈아 발생하는 형태이다.

이는 두 개의 간격과 position을 갖는다고 말한다.

동일한 두 개의 간격을 사용하지만 시퀀스는 길고-->길고-->짧게 동작하면 이는 두 개의 간격과 세 개의 position을 가졌다고 말한다.

일반적으로 stagger는 MTI 레이다 시스템에서 blind speed를 제거하기 위해 사용된다.

즉, stagger의 사용은 MTI 기능을 갖는 레이가 존재함을 의미하며 우발적인 jitter에 의한 레이다 성능 제한을 확인하기 위해서 매우 정확한 PRI 측정 정확도를 가져야 한다.

물론 충분한 정확도로 PRI의 간격이 측정되면 stagger의 존재를 확인할 수 있다.

이는 일반적으로 0.1%나 그 이상의 정확도면 충분하다. 

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[ Sliding PRI ]

Sliding PRI는 단조로운 증가나 감소가 있은 후 한쪽 끝단에 다다르면 빠르게 변하여 다른 쪽 끝단으로 돌아가는 특징이 있다.

이 기법은 dwell-switch PRI 기법에서 발생하는 eclipsing(blind speed)를 제거하기 위해 사용된다.

그리고 sliding PRI는 일정한 고도 탐지 범위를 제공하기 위한 고각 스캐닝의 최적화에 사용되기도 한다.

이 경우 PRI의 패턴은 주기적이다.

또 다른 sliding PRI의 활용은 맵핑 레이다 시스템에서의 일정한 SNR을 유지하는데 사용된다. 

최소 PRI 대 최대 PRI의 비율은 고각 스캐닝 시스템에서의 최소 거리와 최대 거리의 비율과 크게 보면 유사하다. ELINT 분석가들은 PRI의 “sweep” 파형의 형태와 상위 끝과 하위 끝, 그리고 sweep이 끝나는 시간을 분석할 필요가 있다.

100 ㎲에서 125 ㎲의 짧은 PRI와 예측이 불가한 패턴의 제한이 심한 PRI 변화는 추적 레이다 시스템에서 PRI 변화를 통해 eclipsing을 제거하기 위함임을 알 수 있다.

 

[ Scheduled PRI ]

Scheduled PRI는 탐지와 추적이 interleaved 된 컴퓨터에 의한 제어를 받는 전자 스캔 래이다에서 사용된다.

ELINT 수신기에 의한 펄스 간격 패턴들의 수는 레이다에 의해 추적되는 표적의 수와 각 표적의 위치에 따라 다르다.

만약 표적이 없다면, 일정한 고도 범위에서의 주기적인 raster 스탠 탐지가 수행된다.

사용되는 추적 펄스의 수를 찾아내는 것이 중요하며, 즉, 얼마나 많은 표적들을 한 번에 추적하고 있는가가 중요하며고얼마나 자주 레이다가 추적되고 있는 표적을 비추는지가 중요하다.

ELINT 분석가들은 사용되는 펄스의 간격과 전형적인 시퀀스를 결정해야 한다.

펄스 간격의 값을 빔 각도와 추적 거리, 또는 표적 속도와 연결시키는 것은 매우 유용하다.

일반적으로 0.1 %의 간격 정확도는 적당하며 이러한 형태의 PRI 제어는 새로운 다기능의 반도체 레이다 시스템에서는 기본 규칙이다.

 

[ Periodic PRI 변화 ]

Periodic PRI 변조는 거의 정현파 변화에 가까우며 레이다의 eclipsing이나 거리 탐지를 위해서 사용되지만 더 자주 사용되는 분야는 미사일 유도 기법과 같은 코니컬 추적 시스템과 함께 사용되는 것이다.

코니컬 스캔 레이다가 표적을 추적할 때에는 콘의 중심을 표적에 맞추도록 한다.

만약 미사일이 빔을 따라 발사되고 미사일이 표적을 향해 날가가고 있다면 코니컬 스캔 신호 크기 변조는 사라진다.

미사일의 경로 변경을 위해서 미사일은 코니컬 스캐너로부터의 기준 신호가 필요하다.

한 가지 방법이 코니컬 스캐닝에 동기화된 레이다 PRI의 정현파 변조이다. 

이러한 시스템에 기만의 전자 공격이나 대응을 위해서는 이 정현파 PRI 변조에 대한 정보가 필요하다.

PRI 변조의 양은 최대 50 Hz의 속도에서 5% 정도의 변화량을 기대할 수 있다.

코니컬 스캔과 동기화 되어있다는 것이 분석의 핵심이다.

평균 PRI와 최대 그리고 최소 값은 약 0.1%의 정확도로 결정되어야 한다.

 

[ Pulse Groups ]

레이다는 가까이 붙어있는 펄스들을 그룹의 형태로 송신할 수 있으며 scheduled 시퀀스의 일부이면서 펄스 그룹 간에는 비교적 긴 시간으로 구분된다.

펄스 그룹은 레이다의 거리 증가나 해상도 증가를 위한 기본적인 기능에 사용된다.(레이다의 거리 해상도는 펄스 그룹 내의 단일 펄스 폭에 의해 결정되고 도플러 해상도는 전체 펄스 그룹에 의해 결정됨)

펄스 그룹은 또한 MTI 시스템에서 blind speed를 제거하기 위해서도 사용된다.

레이다에서의 펄스 그룹 활용은 일반적으로 고정형 펄스 그룹을 사용한다.

다른 활용 분야에서는(예를 들면 텔레메트리 데이터 송신) 펄스 위치 변조를 사용하기도 한다.

IFF 시스템에서는 펄스 그룹이 시간 단위로 변화하는 기법을 사용한다.

그러나 변화하는 패턴은 수 시간 동안 또는 며칠씩 고정으로 사용되기도 한다.

ELINT 분석가들은 만약 펄스 그룹이 고정형이라면 그룹 내의 펄스의 지속시간과 간격을 분석해야 한다.

만약 그룹 내에서 펄스 패턴이 변화한다면, 분석가들은 포함되어 있는 펄스의 개수(최대와 최소)를 알아내야 하고 반복되는 동기화된 패턴을 알아내야 한다.

이러한 패턴은 종종 데이터 송신에서 사용된다.

펄스 코드 변조와 펄스 위치 변조는 데이터 송신 기법의 대표적인 방법이기도 하다.

 

여기까지 PRI 변조의 종류와 특징에 대해 알아봤다.

다음 3부에서는 펄스의 시간 간격(Interval)을 측정하는 방법에 대해 알아본다.

 

 

출처 : ELINT - The Intercept and Analysis of Radar Signals

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