한국정보통신학회논문지 (Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering)

  • 제18권8호
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  • Pages.1791-1797
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  • 2014
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  • 2234-4772(pISSN)
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  • 2288-4165(eISSN)
한국정보통신학회 (The Korea Institute of Information and Commucation Engineering)
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수위 측정 레이다에서의 비트 주파수 추정에 관한 연구

A Study on Estimation of Beat Frequency in a Water Level Measurement Radar

  • Lee, Jonggil (Department of Information and Telecommunication Engineering, Incheon National University)
  • 투고 : 2014.05.10
  • 심사 : 2014.06.16
  • 발행 : 2014.08.31
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초록

수자원 관리를 위하여 활용되고 있는 FMCW 레이다 센서는 비트 주파수를 추정함으로서 표면 수위를 측정한다. 따라서 비트 주파수 추정치에서의 높은 신뢰성 및 정확도가 요구된다. 그러나 수위에 따른 비트 스펙트럼은 시스템의 주파수 선형성 및 측정 환경, 기상 상태에 따라 매우 다양한 형태를 나타낼 수 있다. 따라서 현재 사용되는 기존의 수위정보 추출 알고리즘의 정확도 및 신뢰성에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 방법을 개선할 수 있는 고 해상도 비트 스펙트럼 추정에 의한 수위 정보 추출 방법들을 분석하였다. 이러한 방법들은 SNR 이 일정 기준 이상인 경우 더 정밀한 수위의 측정이 가능함을 보여준다. 그러나 SNR 이 매우 낮은 상황에서는 절대적인 오차수준이 크게 나타나지만 오히려 기존의 방법이 상대적으로 더 높은 신뢰도를 보인다.

A water level measurement radar estimates beat frequencies to extract the corresponding water level information for water resource management. Therefore, it is required to maintain the high degree of reliability and accuracy in beat frequency estimates. However, Beat spectra of water surface return echoes can have very widely varying shapes according to system frequency linearity, measurement environments and weather conditions. Therefore, serious problems may arise in maintaining the reliability and accuracy of the conventional level estimation method. Therefore, in this paper, high resolution spectrum estimates are analyzed for improvement of the conventional method. These methods show that the more accurate level measurement can be possible on the condition that SNR is higher than a certain required threshold. However, if SNR is too low, the conventional method shows that estimates are more reliable than the suggested method though absolute errors are too large.

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과제정보

연구 과제 주관 기관 : 인천대학교

참고문헌

  1. K. Pourvoyeur et al., "Ramp sequence analysis to resolve multi target scenarios for a 77-GHz FMCW radar sensor," Proceedings of 11th International Conference on Information Fusion, page 1-7, June 2008.
  2. G. L. Charvat and L. C. Kempel, "Synthetic aperture radar imaging using a unique approach to frequency-modulated continuous-wave radar design," IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 48, no. 1, pp. 171-177, 2006.
  3. A. Tessmann et al., "Compact single-chip W-band FMCW radar modules for commercial applications," IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, vol. 50, no. 12, pp. 2995-3001, 2002. https://doi.org/10.1109/TMTT.2002.805162
  4. S. Scheiblhofer et al., "High-speed FMCW radar frequency synthesizer with DDS based linearization," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 17, no. 5, pp. 397-399, 2007. https://doi.org/10.1109/LMWC.2007.895732
  5. P. L. Woodworth and D. E. Smith, "A one year comparison of radar and bubbler tide gauges at Liverpool," International Hydrographic Review, vol. 4, no. 3, pp. 2-8, 2003.
  6. C. J. Blasi, "A new technology for the measurement of the sea level and the sea state," Environmental Geology, vol. 57, pp. 331-336, 2009. https://doi.org/10.1007/s00254-008-1632-2
  7. K. Berberidis and S. Theodoridis, "Efficient symmetric algorithms for the modified covariance method for autoregressive spectral analysis," IEEE Trans. Signal Processing, vol. 41, no. 1, pp. 43-55, 1993. https://doi.org/10.1109/TSP.1993.193126
  8. D. H. Johnson, "The application of spectral estimation methods to bearing estimation problems," Proc. IEEE, vol. 70, pp. 1018-1028, 1982. https://doi.org/10.1109/PROC.1982.12430
  9. D. H. Johnson and S. R. DeGraaf, "Improving the resolution of bearing in passive sonar arrays by eigenvalue analysis," IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Process., vol. 30, pp. 638-647, 1982. https://doi.org/10.1109/TASSP.1982.1163915