드론의 동적 RCS 모사를 위한 모멘트법에 관한 연구

Abstract

드론의 회전하는 프로펠러에서 발생하는 마이크로 도플러 신호는 드론을 새와 박쥐와 같은 유사한 RCS (Radar cross section; 레이다 반사 단면적) 레벨을 가진 클러터 또는 공중의 유기체와 구별하는 데 사용할 수 있다. 드론의 마이크로 도플러 신호를 얻으려면 회전하는 프로펠러에서 산란되는 전기장의 계산 또는 측정이 필수적이다. 또한 분류기를 훈련시키기 위해서는 수많은 동적 RCS와 마이크로 도플러 시그니처 이미지가 필요하다. 본 논문에서는 여러 개의 프로펠러를 탑재한 드론의 움직임에 따른 동적 RCS를 빠르게 모사하기 위해 두 가지 방법을 제안한다. 첫째, 프로펠러의 각 회전 각도에 대하여 임피던스 행렬과 어드미턴스 행렬을 반복적으로 계산하는 대신 프로펠러가 회전하더라도 모양이 변하지 않는다는 사실에 근거하여 임피던스 행렬을 한 번만 구성한다. 또한 상대 각도 개념과 원거리장 근사를 모멘트법에 적용한다. 다음으로 드론 프로펠러의 거울상 대칭 특성과 원거리장 근사를 이용하여 단일 프로펠러의 동적 RCS를 합성하여 다중 프로펠러의 동적 RCS를 모사한다. 마지막으로 결과의 푸리에 변환을 이용하여 드론의 움직임에 따른 프로펠러의 회전 주파수를 획득하였다. 둘째, 다양한 움직임에서 드론의 동적 RCS를 빠르게 모사하기 위해 원거리 근사 및 메시 요소 회전을 모멘트법에 적용한다. 첫 번째 방법과 같이 3차원 메시와 단일 프로펠러의 임피던스 행렬은 프로펠러의 회전 동안 한 번만 생성하고, 드론 프로펠러의 거울상 대칭 특성과 원거리장 근사를 이용하여 단일 프로펠러의 동적 RCS를 합성하여 다중 프로펠러의 동적 RCS를 얻는다. 이 때, 메시 요소의 위치 정보는 3D 메시 또는 임피던스 매트릭스를 다시 생성하지 않고 회전한다. 마지막으로, 모사한 동적 RCS를 마이크로 도플러 시그니처로 변환하였다.