위협원 위치 탐지 – 수동 거리 측정 (Passive Ranging Techniques)

RWR(Radar Warning Receiver) 시스템은 레이다 시스템으로부터 송출되는 무선 신호를 탐지하도록 설계된 시스템이다. 이 RWR의 원래 목적은 조종사에게 무선 주파수가 있음을 알리고 위협이 될 수 있음을 인지시키기 위한 것이다. 그러나 기술이 발전하면서 RWR은 이러한 단순한 임무에서 벗어나 특정 레이다 주파수를 탐지하거나 신호의 방향을 제공하게 되었고 ALR-94, ASQ-239, Spectra와 같은 최신의 RWR 시스템은 레이다 신호의 강도, 위상 그리고 파형의 타입에 따라 레이다를 분류하고 지상 위협에 대한 정확한 위치정보를 제공할 수 있다. 이러한 진보된 RWR은 ESM(Electronic Support Measure) 시스템이라고도 불린다.

 

지난번에 RWR이나 ESM 시스템에서 신호의 방향을 탐지하는 기법에 대해 얘기했었다. Phase Interferometer 방식은 우수한 방향 탐지 정확도를 제공할 수 있다. 그러나 표적이 가시거리 이내에 있지 않는 경우에 표적까지의 거리 정보가 없으면 무장을 투하할 수 없는 경우가 종종 있게 된다. 그렇기 때문에 신호의 방향 탐지 정보를 통해 표적까지의 거리 정보를 확보할 수 있는 많은 알고리즘과 기법이 개발되었다.

 

 

<단일 플랫폼 삼각 측정법 – Single Platform Triangulation>

 

 

센서를 갖고 있는 플랫폼이 측정하고자 하는 표적과 평행이 되도록 움직이며, 플랫폼이 특정 거리만큼 움직일 때마다 표적에 대한 bearing 정보를 컴퓨터 메모리에 저장한다. 원하는 만큼 bearing 정보가 쌓이면 삼각 측정법을 이용하여 표적까지의 거리를 측정하게 된다.

 

 

<다중 플랫폼 삼각 측정법 – Multi-Platform Triangulation>

위협원(emitter)에 대해서 다중의 플랫폼에서 측정한 bearing 각도 선들(LOB, Line of Bearing)의 교차점을 계산함으로써 거리 정보를 구한다.

 

 

<방위, 고도 기법 – Azimuth, Elevation Method>

 

플랫폼의 수직 고도 선과 표적에 대한 bearing 선을 교차하여 표적 위치를 찾으며 표적과의 거리는 삼각함수를 통해 구한다.

셀 전체 선택

 

 

<긴 기저선 도착 시간차 기법 – Long Baseline Time Difference Of Arrival(TDOA)>

 

도착 시간차(TDOA) 또는 정밀 위협원 탐지 시스템(PELS, Precision Emitter Location System) 기법은 공간적으로 떨어진 세 대의 플랫폼에서 수신한 단일 펄스의 각 플랫폼 별 도착 시간차를 측정한다.

 

 

<동적 거리 측정 – Kinematic Ranging>

측정을 위한 플랫폼은 지그재그 기동(90° 각도로 왼쪽과 오른쪽으로 최소 두 번의 기동)을 수행하여 공중 위협원에 대한 bearing 각의 변화를 발생시키고 표적과의 거리는 추적 알고리즘에 기반한 칼만 필터를 이용하여 예측된다.

 

 

위에서 살펴본 RWR/ESM의 수동 위협원 위치 탐지는 360° 전 방향에 대해서 가능하고 표적의 RCS와 무관하게 먼 거리에서도 가능하다. 또한, 수동적인 방식이므로 상대 RWR이나 ESM에 탐지되지 않는다.

그러나, 상대가 신호 방사를 해야 하고 일부 수동 거리 측정 기법은 측정에 시간이 걸리며 복잡한 기술이 요구되므로 공중 표적에 대해서는 효과적이지 못한 경우가 있다. 그리고 Pencil Beam을 운용하는 레이다나 IRST와 같은 시스템에는 적용이 불가하다.

 

끝으로, 상대 RWR/ESM에 대응하는 좋은 방법 중 하나는 스텔스 기능을 갖춘 지향성 데이터링크를 통하여 정보를 공유하는 것이 있다. 예를 들면, 한 대의 전투기에서 레이다를 통해 표적을 탐지하고 이 탐지된 표적정보를 지향성 데이터링크를 통해 주변 윙맨과 공유하는 것이다.