현대 레이더의 원리 (기본원리 | 반양장)

현대 레이더의 원리 (기본원리 | 반양장)

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Vendor: 아진 - Mark A. Richrds
Type: 통신
SKU: 9788957615089
Categories: ALL BOOKS 과학 과학_기술공학
Tags: 기술/공학_전기/전자 현대레이더의원리기본원리반양장
Description
이 책은 레이더를 연구하는 사람들을 위해 기본 이론과 자세한 분야로 나누어진 구성 체계가 여러 저명한 전문가들에 의해 체계적으로 서술되었다. 레이더는 비교적 전문 분야이므로 접하는 독자들은 다소 제한적이지만, 비교적 평이하게 설명되고 있으므로 입문자에게 큰 어려움은 없을 것으로 생각된다.이 책은 레이더의 원리로 항공관제, 차량 및 선박 안전운행, 기상예보, 우주탐색 등에 적용되고 있으며 특히 국방 분야의 대공탐색 및 조기경보 등은 현대전의 승리를 위한 필수적 요소로 많은 분야에 응용 사용되는 전문분야의 책이다.
저자

MarkA.Richrds

출간작으로『현대레이더의원리』등이있다.

목차

머리말(Preface) xiii
감사의말(PublishedAcknowledgments) xxi
편집자및저자(EditorsandContributors) xxv
첨두어목록(ListofAcronyms) xxx
공통기호목록(ListofCommonSymbols) xxxix

1부개요(Overview)

1장소개및레이더개요 3
1.1소개 3
1.2레이더개념 4
1.3EM파의물리적현상 5
1.4매질과EM파의상호작용 12
1.5기본레이더구성과파형 19
1.6잡음,신호대잡음비,및탐지 26
1.7기본적인레이더측정 28
1.8기본적인레이더기능 33
1.9레이더적용 37
1.10교재구성 56
1.11추천문헌(FurtherReading) 56
1.12참고문헌(References) 57
1.13연습문제(Problems) 57

2장레이더거리방정식 61
2.1소개 61
2.2거리R에서전력밀도 63
2.3표적으로부터수신된전력 64
2.4수신기의열잡음 66
2.5신호대잡음비와레이더거리방정식 67
2.6다중-펄스(Multiple-Pulse)영향 68
2.7손실요약 69
2.8다른변수에대한해(SolvingforOtherVariables) 74
2.9레이더거리방정식의데시벨형태 75
2.10레이더거리방정식의평균전력형식(Form) 76
2.11펄스압축:내부펄스변조(IntrapulseModulation) 77
2.12그림예(AGraphicalExample) 78
2.13표적으로서클러터 79
2.14단-방향(링크)방정식 80
2.15탐색형식의레이더거리방정식 82
2.16추적형식의레이더거리방정식 83
2.17레이더거리방정식의의미(Implications) 87
2.18추천문헌 88
2.19참고문헌 88
2.20연습문제 89

3장레이더탐색과간섭환경에서탐지의개요 93
3.1소개 93
3.2탐색모드기초 95
3.3탐지기초개요 101
3.4추천문헌 120
3.5참고문헌 120
3.6연습문제 122

2부외부요인(ExternalFactors)

4장전파영향과메카니즘 127
4.1소개 127
4.2전파요인 128
4.3전파경로와영역 129
4.4대기감쇠와흡수 132
4.5대기굴절 141
4.6변동(Turbulence) 148
4.7전리층조사(ExploitingtheIonosphere) 149
4.8회절 151
4.9다중경로(Multipath) 153
4.10표피깊이와투과:벽(wall)을통한전송 168
4.11상업시뮬레이션 170
4.12요약및추천문헌 172
4.13참고문헌 173
4.14연습문제 178



5장클러터의특성 181
5.1소개와정의 181
5.2클러터의일반적특성 188
5.3클러터모델링 220
5.4결언(ConclusionRemarks) 223
5.5추천문헌 225
5.6참고문헌 225
5.7연습문제 229

6장표적반사도 231
6.1소개 231
6.2반사의기본적물리현상 231
6.3레이더단면적정의 239
6.4세가지산란구조(Regimes) 245
6.5고주파산란 248
6.6예제 257
6.7추천문헌 265
6.8참고문헌 265
6.9연습문제 267

7장표적변동모델(TargetFluctuationModels) 269
7.1소개 269
7.2간단한표적의레이더단면적 270
7.3복잡한표적의레이더단면적 273
7.4복잡한표적의레이더단면적에대한통계적특성 275
7.5표적변동모델 285
7.6변동표적의도플러스펙트럼 290
7.7추천문헌 292
7.8참고문헌 292
7.9연습문제 293

8장도플러현상과데이터획득 297
8.1소개 297
8.2도플러편이(Shift) 298
8.3퓨리에변환(FourierTransform) 300
8.4펄스레이더신호의스펙트럼 301
8.5왜다중펄스인가? 310
8.6펄스레이더의데이터획득 311
8.7도플러신호모델 315
8.8정지레이더로부터의거리-도플러스펙트럼 318
8.9이동레이더에대한거리-도플러스펙트럼 321
8.10추천문헌 328
8.11참고문헌 328
8.12연습문제 329

3부서브시스템(Subsystems)

9장레이더안테나 335
9.1소개 335
9.2기본안테나개념 336
9.3개구테이퍼(Tapers) 341
9.4레이더성능에서안테나의영향 344
9.5모노펄스 347
9.6반사안테나(ReflectorAntennas) 349
9.7위상어레이안테나 353
9.8어레이구조 367
9.9추천문헌 372
9.10참고문헌 372
9.11연습문제 375

10장레이더송신기 377
10.1소개 377
10.2송신기구조(Configurations) 381
10.3전력원과증폭기 388
10.4변조기 401
10.5전원공급기 403
10.6전자파환경에서송신기의영향(Impacts) 406
10.7동작고려사항 412
10.8요약및미래경향 415
10.9추천문헌 416
10.10참고문헌 416
10.11연습문제 420

11장레이더수신기 425
11.1소개 425
11.2수신기형태의요약 427
11.3주요수신기기능 430
11.4복조 435
11.5수신기잡음전력 439
11.6수신기동적범위(Range) 441
11.7아날로그-디지털데이터변환 445
11.8추천문헌 450
11.9참고문헌 451
11.10연습문제 452

12장레이더엑사이터(Exciters) 455
12.1소개 455
12.2엑서이터-관련레이더시스템성능논의 456
12.3엑사이터설계고려사항 467
12.4엑사이터구성요소 479
12.5타이밍및제어회로 491
12.6추천문헌 493
12.7참고문헌 493
12.8연습문제 494

13장레이더신호처리기 497
13.1소개 497
13.2레이더처리기구조 498
13.3신호처리기메트릭스(Metrics) 500
13.4FLOPs계산(Counting):알고리즘계산요구조건평가 503
13.5수행기술(ImplementationTechnology) 511
13.6고정소수점대부동소수점(FixedPointversusFloatingPoint) 519
13.7신호처리기크기(Sizing) 520
13.8추천문헌 527
13.9참고문헌 527
13.10연습문제 532

4부신호와데이터처리

14장레이더를위한디지털신호처리기초 535
14.1소개 535
14.2샘플링 536
14.3양자화(Quantization) 543
14.4퓨리에해석 546
14.5z변환 563
14.6디지털필터링 564
14.7랜덤신호 574
14.8적분(Integration) 578
14.9신호처리동작으로써코릴레이션(Correlation) 581
14.10정합필터 583
14.11추천문헌 586
14.12참고문헌 587
14.13연습문제 588

15장레이더표적의기준선탐지(ThresholdDetection) 593
15.1소개 593
15.2다중측정을위한탐지전략 594
15.3최적탐지소개 598
15.4잠음에대한통계적모델과레이더에서표적의레이더단면적 604
15.5레이더신호의기준선탐지 607
15.6추천문헌 633
15.7참고문헌 634
15.8연습문제 636

16장일정오경보비율탐지기 639
16.1소개 639
16.2탐지이론개요 640
16.3오경보영향과민감도 642
16.4CFAR탐지기 644
16.5셀(Cell)평균CFAR 648
16.6안정한CFAR 660
16.7알고리즘비교 669
16.8적응CFAR 671
16.9부가적설명 672
16.10추천문헌 673
16.11참고문헌 673
16.12연습문제 676

17장도플러신호처리 679
17.1소개 679
17.2도플러편이와펄스레이더데이터의개요 680
17.3펄스레이더도플러데이터획득과특성 681
17.4이동표적지시 684
17.5펄스-도플러처리 700
17.6클러터맵핑(mapping)과이동표적지시기 723
17.7펄스쌍처리(PulsePairProcessing) 728
17.8추천문헌 731
17.9참고문헌 731
17.10연습문제 734

18장레이더측정 737
18.1소개 737
18.2레이더측정에서정밀(Precision)도및정확도(Accuracy) 738
18.3레이더신호모델 742
18.4파라미터(Parameter)평가 745
18.5거리측정 751
18.6위상측정 756
18.7도플러와거리비율측정 757
18.8RCS평가 760
18.9각도측정 761
18.10좌표계 770
18.11추천문헌 771
18.12참고문헌 771
18.13연습문제 773

19장레이더추적알고리즘 775
19.1소개 775
19.2추적필터링의기초 781
19.3운동학적이동모델(KinematicMotionModels) 812
19.4측정모델 818
19.5레이더추적필터링 824
19.6측정대추적데이터결합(Associaion) 828
19.7추적알고리즘의성능평가 835
19.8추천문헌 836
19.9참고문헌 836
19.10연습문제 840

출판사 서평

책의목적(GoalsoftheBook)

"현대레이더원리:기본원리(PinciplesofModernRadar:BasicPrinciple(POMR)"의편집자로서이책이계획되었을때두가지주요목적을가지게되었다.첫번째목적은공학과정의대학원생,신규기술자,혹은정부및산업계에근무하는전문가이든간에다음세대의레이더공학자들을위한"Radar101"교재가되도록계획하는것이었다.두번째목적은POMR이특별한주제를연구하거나검토하는전문가들에게가장편리하고유용한출발점이되도록현대적기술에대한활력을제공하는것이었다.이러한두가지목적을달성하기위해서는이책의계획시여러가지주요한타협이필요하게되었다.

1.역사적배경과낡은시스템보다는처음부터현대적기술과시스템에대해서중점적으로설명한다.
2.정량적수학적모델과기법그리고동기부여및통찰력과의사이에서적절한균형을맞추도록한다.
3.논제의활력과시스템의동작영역및외부적현상의깊은논의에대해서주의깊은균형을이루도록한다.
4.편집자에의한일관적인스타일과기호를적용하여전문적범위의지식을나타낸다-전문가들의노력을일관적인전체로통합시키기위해열정적인편집노력을한다.

다음내용들은이러한타협들에의해어떻게목적이달성되는지설명한다.
레이더분야에서많은사람들은POMR이1969년이래로GeorgiaTechresearchfaculty에의해수천명의학생들에게교육시킨전문교육단기과정으로부터발전되었다는것을알고있다.같은제목으로단기과정에서사용되었지만사람들은현재절판된초기의교재를기억하고있다.이책은레이더기술에서가장현대적인시스템과기술을적용하고있으며현재활동하고있는15명의과학자와공학자들에의해개발된완전히새로운책이다.각각의저자들은풍부한연구와교육경험을적용하여모든레이더시스템에내재되어있는기본개념을설명하고있다.
물론현재의레이더시스템과기술에서대학및전문가-수준과정을위한여러가지매우좋은책들이있으므로왜POMR을고려해야하는지에대한질문을던져보는것도좋은일이다.다음의4가지사항들이그러한해답이될것이다.

?포괄성(Comprehensiveness)
?정량적대정성적인균형(Qualitativeversusquantitativebalance)
?최신논제와방법에대한강조(Emphasisonthemostmoderntopicsandmethods)
?레이더공동체의지원(Radarcommunitysupport)

가장중요한것으로,POMR은현재이용될수있는입문용교재에는주어지지않는영역의내용이포함된다:기본개념,표적과간섭에대한전파와반사현상,현대레이더의가장주요한서브시스템(subsystem)과현대실무에서매우중요한모든기본신호처리기능에대해서여러장(chapter)으로나누어서설명된다.두번째로,이러한논제들은고학년학부생및저학년의대학원생과독자들을위해서정량적및정성적으로적절하고일관되게표현된다.기존의어떠한책도그러한주의깊은구성적균형을이루지않는다.어떤책들은최근의신호처리에대해서는거의설명하지않으면서전통적인기본개념들을다루고있다.또한어떤책들은거의전부학생들이해석과모델링을이해할수있도록수학적해석이부족한상태로설명이주어진다.많은다른책들은수학적수준은높지만제한된영역을설명하며이러한분야에새로입문하는학생들의이해를돕기위해필요로되는정성적인설명이부족하다.POMR은기본적인수학적설명을제공할뿐만아니라전문적인저자들의설명과통찰력을가지고이러한설명을하고있다.
현대레이더에대한POMR의핵심은논제의선택에서분명하게주어진다.예를들면,레이더의진보된능력에의해많이사용되는위상어레이안테나로적용범위가크게확장된다.가장흥미있는신호처리의선행조건이되는코히어런트시스템(coherentsystem)이교재전체를통해많이강조된다.가장중요하게도,현대시스템에서아주많은기능이신호처리에의해주어지기때문에많은부분이펄스압축과도플러신호처리에서부터추적및영상처리까지주어지는디지털레이더신호처리에의해이루어질수있는방법으로할당된다.이러한논제선택과구성은다른어떠한"Radar101"교재보다더나은범위를가지게되어서더개선되고전문화된논제가주어지는"Radar102"로진보되어학생들에게가장견고한기초를제공하고있다.
마지막으로,POMR은현대레이더공동체에의한엄격한검증을통해서구성되고있다.그러한것은레이더에대한관심과최종적인관계를가지는SciTech출판사와대부분레이더교육자와저자인레이더전문가들의광범위한공동체지원을통한책을담당한많은경험을가진저자와편집자의노력때문이다.마지막으로학술,정부와군,그리고산업체를대표하는50명이상의레이더전문가들에의해서전체21장의내용과형식이재검토되었다.각장은초안에서먼저검토되어수정수다시검토되었다.POMR의편집자들은"주검토자(masterreviewer)"에의해많은검토자들의제안을통합시킬때조언을하였으며,또한각각의검토자들은장의내용대부분이나모두를읽고난후개선사항을조정하고강조사항,논제의흐름,그리고일관성있는장으로완결시키기위해검토를거듭하였다.레이더공동체내에서의동료들의반복적이고광범위한재검토과정에의해서POMR이학생,교육자,및전문적인어떠한분야에서의필요성도만족시킬것이라고확신한다.

내용의구성(OrganizationofContent)

POMR은개요,레이더환경,레이더서브시스템,그리고신호및데이터처리의4부로구성된다:레이더와같이광범위한기술영역을가르치는데있어서혼란스러움없이처음부터끝까지쉽게논제순서를계획하는것은어렵다.1부(개요)에서는기본적인레이더개념과논의의범위에익숙한높은수준의독자들은바로지나가도록이러한문제들을설명하였고,나머지부분에서는좀더자세한고찰을위한단계를설정해두었다.1장에서는전자기파의특성,표적과클러터에코,모노스태틱(monostatic)및바이스태틱(bistatic)레이더,그리고잡음에서탐지와같은기본개념들이소개된다.또한광범위한군사적및상업적응용을통해서레이더기술전망을설명한다.최종적으로,1장에서는“대역폭”용어(즉,L-대역및X-대역)와U.S.군용시스템에대한ANnomenclature(AN명명법)와같은레이더의정보가소개된다.2장에서는가장기본적인수학적모델인레이더거리방정식에대해알아본다.기본적인점표적(pointtarget)의거리방정식이유도되고의미가설명된다.다음으로특별한레이더모드에조정된여러가지공통적변수들이설명된다.3장에서는탐지과정을설명하고레이더성능평가에서통계적탐지방법과확률을도입하여탐지및추적과같은가장기본적인레이더임무를자세히알아본다.
2부(레이더환경)는POMR의실제적으로구별되는특징들중의하나가된다.일부분의입문용레이더교재에서는이책에서설명된전파영향과표적및클러터특성에대한논의의범위와깊은내용이제공된다.4장은레이더에중요한다양한기후조건에서간단히주어지는감쇠로부터굴절,회절,다중경로,덕팅(ducting),및초수평선(over-the-horizon)전파와같은좀더복잡한논쟁까지주어지는모든전자기적전파현상을소개한다.5장은대기,육상,및해상클러터의반사도(reflectivity)와도플러특성을모델링할때광범위한데이터를요약하고클러터해석을위해필요한많은공통적인평균반사도와통계적모델을나타낸다.6장은산란과반사의메카니즘과표적에대한레이더단면적을소개하며,7장은탐지성능평가시필요한레이더단면적에대한공통적인통계적모델을설명한다.8장은정지및이동표적과레이더플랫폼(platform)에대한도플러스펙트럼의전형적특성에중심을둔도플러편이를더욱깊이알아본다.
3부(레이더서브시스템)에서는전형적인현대레이더시스템에대한각각의서브시스템을설명한다.9장은기본안테나개념과관계,그리고재래식모노펄스와기계적주사안테나를통해서레이더안테나기술을설명한다.이장의절반에서는어레이패턴,광대역폭영향,그리고어레이구조에대한자세한논의를통해현대위상어레이를설명한다.10장은반도체송신기기술뿐만아니라고전력열전자(전자관형태)넌코히어런트(noncoherent)및코히어런트(coherent)송신기를포함한레이더송신기기술을나타낸다.현대위상어레이에대해서중요한부분은송신기모듈과급전구조이다.또한이장에서는다른교재에서는언급하지않는스펙트럼할당과송신기신뢰도에대한논의를한다.11장은가장기본적형태로부터다단슈퍼헤테로다인수신기까지의레이더수신기기술을설명한다.잡음과동적범위가논의되며,코히어런트시스템에대해서많이사용되는직접샘플링디지털수신기기술뿐만아니라재래식아날로그동기(synchronous)검파기모두가설명된다.12장에서주어지는코히어런트엑사이터(exciter)의내용은입문용교재에서유일하게설명되지만현대시스템의구조를이해하는데중요하다.현대코히어런트레이더엑사이터를실행하는데이용될수있는기술에대한논의를통해서엑사이터성능이설명된다.또한펄스-도플러시스템을위한낮은위상잡음유지의중요성이논의된다.이책에서유일하게설명되는다른논제는레이더디지털신호처리기기술을설명하는13장이된다.주문집적회로(customintegratedcircuits),재구성될수있는하드웨어,그리고실시간신호처리를위한그래픽처리유닛(unit)의사용과같은흥미로운새로운기술과같은다른실행기술에대한논의를통해서처리기부하(loading)를평가하기위한측정기준(metrics)과처리과정이소개된다.
4부(신호및데이터처리)진보된디지털신호와데이터처리를적용하여레이더신호로부터더많은정보를추출하기위해점차적으로정교해지는기술에중점을둔다.4부의전반은신호처리기초,탐지,및클러터제거를취급한다.14장에서는윈도기능(windowing)과보간법(interpolation)을포함하는이산적퓨리에해석의복습을통해샘플링,양자화,그리고데이터획득과같은디지털신호처리기기초에대한간단한요약을시작으로한다.다른절에서는디지털필터,랜덤신호의특성,그리고모든중요한정합필터개념및데이터통합(integration)에대해설명한다.15장은3장에서소개된기준선(threshold)탐지에대한논제를다시언급한다.여기에서는코히어런트및논코히어런트적분과이용가능한데이터적용의다른방법에대해서훨씬더자세히설명된다.Neyman-Pearson탐지방법과Swerling모델이소개되고레이더신호에대한최적검파기가설명된다.편리한계산을위해Albersheim과Shnidman방정식이주어진다.16장에서는일정오경보비율(CFAR)탐지기준선과간섭환경에서의실제적요구사항이계속적으로소개된다.기본적인셀-평균(cell-averaging)CFAR의특성,성능,그리고단점들이깊이논의되며많은공통적인"안정되고(robust)""적응적인(adaptive)"CFAR변수들이비교된다.17장은클러터감소를위한이동표적지시(movingtargetindication:MTI)와펄스-도플러처리로주어지는두가지주요한도플러처리방식을설명한다.MTI설명에서는blindspeed,stagged펄스반복주파수,그리고항공용MTI방법들이포함된다.펄스-도플러처리를설명하는절에서는blindzone,모호성분해능(ambiguityresolution)이소개된다.또한이장에서는기상레이더에서넓게사용되는펄스-쌍(pulse-pair)처리방법을간단히논의한다.
4부의후반에서는고분해능기법뿐만아니라사후탐지(postdetection)위치측정과추적에대해중점을둔다.18장에서는거리,각도,