레이다 시제는 5개의 장치로 구성하였다. 전원공급장치는 레이다 전원 절차를 제어하고, 레이다에 전원을 공급한다. 송수신장치는 레이다 파형을 생성하고 X-대역 주파수 상향 및 하향 변환을 수행한다. 안테나장치는 레이다 신호를 송수신하고, 전자식 빔 조향을 수행한다. 열교환장치는 안테나장치를 냉각액으로 냉각하는 역할을 한다. 레이다 처리장치는 레이다 시스템 전체를 제어하고 레이다 신호처리 및 표적 추적기능을 수행한다. Pull-off 기만 재밍 대응 알고리즘은 레이다 시제 처리장치 내부 소프트웨어에 구현하였다. 레이다 처리장치는 OpenVPX 구조로 설계하였다. 처리장치 DSP(Digital Signal Processing) 보드는 Mercury 사 HDS6601을 사용하였다.

기만 재밍 대응 알고리즘의 동작을 확인하기 위해 지상 원전계 실방사 시험을 수행하였다. 레이다 원전계 시험장에 레이다 및 시험 장비를 구성하였다. 레이다와 모의표적 및 재밍신호 발생장치 사이 거리는 51 m로 X-대역에서 원전계(Far-Field) 조건을 충족하고 있다. 지상 모의표적을 생성하기 위해 ELTA사 RTS(Radar Target Simulator) 장비를 사용하였다. RTS와 연동한 기만 재밍신호를 생성하기 위해 ELTA사 ECMTE(Electronic Counter Measure Test Equipment) 장비를 사용하였다.

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레이다 기만 재밍 대응 시험을 수행하기 전에, 모의 표적에 대한 탐지 추적 기능 및 성능시험을 우선 수행하여 시험대상 레이다의 정상상태를 확인하였다. 레이다는 기본적으로 재밍 대응 기능이 동작하는 상태이지만, 기만 재밍 대응 효과를 확인하기 위해 수동으로 재밍 대응 기능을 On/Off 할 수 있도록 설계하였다. 모의표적 발생장치에서 생성하는 모의표적은 RCS 1㎡, Swerling case 0, 표적 속도 300 m/s로 설정하였다.

RGPO 기술은 실제 표적과 상대적 거리 반대 방향으로 이동하는 허위 표적을 생성하는 기만 재밍 방법이다. 생성된 허위 표적은 레이다 추적 필터를 기만하여 기존 추적중인 표적을 소실하도록 유도한다. 허위 표적 기동은 프로그램에 의해 다양하게 설정할 수 있다. JSR(Jamming to Signal Ratio)는 15 dB, 거리 방향 Pull-off 시간은 15초로 설정하였다. 일반적으로 기만 재밍은 표적이 레이다에 추적되는 근거리에서 사용하므로 JSR 15dB는 적절한 수치이다. 재밍 신호 설정 값에 따라 다양한 시나리오를 만들어 시험을 수행하였으나, 특정 시나리오에 의한 기만 재밍대응 알고리즘 검증 결과만을 제시하였다.

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시험 결과 그림의 붉은색 점은 레이다 추적빔(Track Beam)에 의해 형성된 추적 신호를 의미한다. 노란색 점은 표적이 일시적으로 소실되었을 때, 일정 시간동안 예상 위치에 추적빔을 할당한 상태를 의미한다. 점마다 표시된 숫자는 수신 신호 레벨을 나타낸다. RGPO 재밍 신호 수신을 시작하면서 수신 신호 레벨이 급격하게 높아진 상태를 볼 수 있다. 재밍 영향을 먼저 확인하기 위해 레이다의 RGPO 대응 기능을 OFF 상태로 설정하였다. RGPO 대응 기능을 수동으로 OFF시킨 상태에서는, 레이다 추적 필터가 RGPO 재밍 신호에 연관(Association)되어 기존 표적 대신 재밍 신호를 추적하게 된다. 재밍 신호가 Hold Time까지 종료 후 사라지면 기존 추적 중이던 표적을 소실함을 볼 수 있다. RGPO 재밍 신호 는 계속 반복되므로, 시험 시나리오가 종료되기 전에 기존 표적을 다시 탐지 추적해도 재밍 신호에 의해 추적을 소실하게 된다.

RGPO 대응 기능을 ON시킨 상태에서는 구현한 재밍 대응 알고리즘이 동작하게 된다. 레이다 추적 필터는 RGPO 재밍 신호에 연관되지 않고, 재밍 신호 Hold Time이 종료된 후에도 기존 표적에 대한 추적을 계속 안정적으로 유지함을 확인할 수 있다. RGPO 재밍 신호는 계속 반복해서 적용되는 상태이지만, 레이다는 표적 추적을 유지하고 있다. 본 시험 시나리오는 모의표적이 일정 거리까지 접근하면 종료되며, 이때 레이다의 표적 추적은 자동 종료된다.

VGPO 기술은 실제 표적과 다른 상대적 속도로 이동하는 허위 표적을 생성하는 기만 재밍 방법이다. RGPO 기만과 동일하게 레이다의 추적 필터를 교란하여 기존 표적에 대한 추적을 방해한다. JSR은 15 dB, 도플러 속도 방향 Sweep 시간은 10초로 설정하였다.

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VGPO 신호 Walk Time에서 한 지점을 선택하여 확대한 그림을 보면, VGPO 신호는 기존 표적 신호와 비교하여 신호레벨은 높고 속도 게이트에서 Pull-Off 하므로 도플러 속도는 낮다. VGPO 신호가 수신되면, 레이다 추적 필터가 VGPO 재밍 신호에 연관되어 기존 표적 대신 재밍 신호를 추적하게 된다. 재밍 신호가 Hold Time까지 유지한 후 사라지면, 레이다는 기존 추적 중이던 표적을 소실함을 볼 수 있다. 시험 시나리오는 여전히 기존 표적이 계속 접근해오고 있는 상태이지만, 표적 소실 후 일정 시간 Memory Track(노란색 점)까지 수행한 레이다는 표적을 완전히 소실하여 추가 표적 데이터를 획득하지 못하고 있다.

재밍 대응 효과를 확인하기 위해 레이다의 VGPO 대응 기능을 ON으로 전환하고, 시험 시나리오를 다시 수행하였다. 레이다의 VGPO 대응 기능을 ON시킨 상태에서, 레이다 추적 필터가 VGPO 재밍 신호에 연관되지 않고 기존 표적에 대한 추적을 유지함을 보여주고 있다. VGPO 신호 Walk Time에서 한 지점을 선택하여 확대한 그림을 보면, VGPO 신호가 존재하는 상황에서도 레이다 추적 필터는 기존 표적 신호와 연관하여 추적을 유지함을 확인할 수 있다. VGPO 재밍 신호는 Hold Time 까지 종료 후, 설정 프로그램에 따라 반복적으로 인가되는 상태이지만, 표적은 시험 시나리오가 종료될 때까지 안정적으로 추적을 유지함을 확인하였다. RGPO 및 VGPO 대응 시험결과 외 추가적으로 RGPO 및 VGPO 재밍 설정 파라미 터를 조정하여 반복 시험을 수행하였으며, 재밍 대응 기능이 정상 동작함을 확인하였다.

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Pull-Off 기만 재밍 신호 파라미터를 변경하고, 표적 기동에 대한 다양한 시나리오를 구성하여 반복적인 시험을 수행하여, 레이다 재밍 대응 알고리즘의 성능을 지속적으로 보완할 필요가 있다. 제시한 Pull-Off 기만재밍 대응 알고리즘은 개별 RGPO 및 VGPO 재밍 신호에는 동작함을 확인하였다. 그러나 RVGPO(Range Velocity Gate PullOff)와 같은 복합 기만 재밍 신호를 식별하고 대응하는 알고리즘은 추가적인 연구가 필요하다.

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출처 : Pull-Off 기만 재밍 신호에 대한 레이다 대응기법 및 효과 분석(한국군사과학기술학회지, 2020.06)

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