캡스트럼을 이용한 레이더에서 회전하는 블레이드 검출 = Detection for Rotating Blades in Radar by Using Cepstrum

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes a cepstrum method in a CW(continuous wave) radar system to detect rotating blades of a drone. Since the size of the drone is much smaller than that of the conventional aircraft, it is difficult to detect by using the conventional detection method. Therefore, a detection method utilizing the Doppler characteristic generated by the rotating blades of the drone has been proposed. There is the STFT(Short Time Fourier Transform) method as a representative detection method using the Doppler characteristic. The STFT method has a disadvantage that a long calculation time is required because of a process of accumulating signals repeatedly. In this paper, to overcome disadvantages of STFT method, the cepstrum method is applied to detect the rotating blades. First, we model the radar cross-section of the rotating blades and then apply the cepstrum method on the received signal of the radar including the Doppler characteristic. Finally, from the simulation results for the performance evaluation, we can see that, in the cepstrum method, it is easily verified the rotating blades of a drone by comparing the threshold and we can find the information of the rotating speed.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 CW(Continuous Wave) 레이더 시스템에서 캡스트럼을 적용하여 드론의 회전하는 블레이드를 검출하는 방법을 제안한다. 드론은 기존 항공기에 비해 크기가 작아 수신 신호의 전력을 측정하는 방법으로는 검출하기 어려우므로, 드론의 블레이드 회전에 의해 발생한 마이크로 도플러 특성을 활용하는 방법이 사용된다. 마이크로 도플러 특성을 활용하는 대표적인 검출 방법으로는 STFT(Short Time Fourier Transform) 방식이 있다. STFT 방식은 반복적으로 신호를 누적하는 과정이 필요하므로 긴 연산 시간이 요구되는 단점이 있다. 본 논문에서는 STFT의 단점을 극복하기 위해 캡스트럼 방법을 적용하여 회전하는 블레이드를 탐지한다. 우선, 회전하는 블레이드의 레이더 단면적을 모델링하고, 이를 통해 마이크로 도플러 특성을 포함하는 레이더 수신 신호에 캡스트럼을 적용하였다. 최종적으로, 성능 평가를 위해 수행된 시뮬레이션 결과로부터, 캡스트럼 방식은 드론의 존재 여부를 임계치를 적용하여 쉽게 알 수 있으며, 블레이드의 회전 속도에 대한 정보를 얻을 수 있다.

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