Ansys STK를 활용하면 실제 지형과 비행경로를 반영한 가상환경에서 레이더 추적 및 Jamming(재밍) 효과를 분석할 수 있습니다.
이번 사례에서는 험준한 산악 지형을 비행하는 소형 단일 엔진 항공기를 대상으로 Search/Track 레이더 시스템을 테스트합니다. 이후 레이더 재밍 패키지가 장착된 Aerostat을 추가하여 Jamming 적용 전후의 레이더 탐지 확률(PDet)과 신호 대 잡음비(SNR) 변화를 비교합니다.
또한 TIREM(Terrain Integrated Rough Earth Model)을 적용하여 지형에 따른 RF 전파 손실과 레이더 탐지 성능 변화까지 함께 분석합니다.
레이더 추적 및 Jamming 분석 시나리오
이번 시나리오의 목적은 새로운 레이더 설정이 기존 설정보다 효과적으로 작동하는지 확인하고, Jamming 환경에서 레이더 추적 성능이 어떻게 변화하는지 분석하는 것입니다.
테스트는 두 단계로 진행됩니다.
첫 번째 단계에서는 험준한 산악 지형을 비행하는 소형 단일 엔진 항공기를 대상으로 Search/Track 레이더 시스템의 탐지 및 추적 성능을 테스트합니다.
두 번째 단계에서는 레이더 재밍 패키지가 장착된 실험용 Aerostat을 이용해 추적 레이더에 Jamming을 적용합니다. Aerostat은 해발 10,000피트(AGL)의 외딴 산악 지역에 배치된 조건으로 설정합니다.
두 단계의 테스트를 하나의 STK 시나리오로 구성하면 사용자가 관련 매개변수를 추가로 조정하면서 레이더 탐지 및 Jamming 효과의 변화를 분석할 수 있습니다.
임무 정의 및 항공기 비행경로
항공기는 산악 지형을 통과하도록 비행경로를 설정합니다. 이후 동일한 경로에서 Jamming 적용 여부에 따른 레이더 성능을 비교합니다.
TIREM 대기 모델을 활용한 전파환경 분석
TIREM(Terrain Integrated Rough Earth Model)은 포인트 투 포인트 가시선 효과의 계산과 동적 모델링 정확도를 높여 링크 성능 분석을 지원하는 모델입니다.
불규칙한 지형, 바닷물, 비가시선 효과 등을 고려하여 RF(Radio Frequency) 전파 손실을 예측하며 최대 30km 높이까지 분석할 수 있습니다.
STK의 통신 및 레이더 기능과 TIREM을 함께 적용하면 특히 지상 및 공중의 송수신기가 불규칙한 지형이나 해상에서 작동할 때 발생하는 RF 전파 손실을 분석할 수 있습니다.
이번 시나리오에서도 산악 지형이 레이더 탐지 성능에 미치는 영향을 고려하기 위해 TIREM 모델을 적용합니다.
Ansys STK Radar Jamming 분석 수행
항공기는 세인트 헬렌 산(Mount St. Helens)의 목표 지점을 돌아 Eatonville로 복귀하는 경로를 비행하도록 설정합니다.
동일한 비행경로를 사용하여 다음 두 가지 조건을 비교합니다.
테스트 1 – Jamming 미적용
Jamming이 작동하지 않는 상태에서 항공기를 비행시키고 레이더의 탐지 성능을 분석합니다.
테스트 2 – Jamming 적용
Aerostat에서 Radar Site를 대상으로 Jamming을 적용합니다. 항공기는 테스트 1과 동일한 경로로 비행하며 Jamming 적용에 따른 레이더 성능 변화를 분석합니다.
Radar Jamming 시뮬레이션
STK에서는 항공기의 비행경로와 Radar Site, Aerostat 및 Jammer를 하나의 시나리오에서 구성할 수 있습니다.
이를 통해 항공기가 산악 지형을 따라 이동하는 동안 레이더 탐지 상태와 Jamming 적용에 따른 변화를 시각적으로 확인할 수 있습니다.
Jamming 적용 전후 PDet 및 SNR 분석 결과
Jamming 효과를 확인하기 위해 탐지 확률(PDet)과 S/T 통합 신호 대 잡음비(SNR)를 비교합니다.
분석 그래프에서 검은색 그래프는 Jamming이 없을 때 레이더의 PDet, 녹색 그래프는 Jamming이 있을 때 레이더의 PDet를 나타냅니다.
항공기의 비행에 따라 PDet가 변화하며, Jamming 적용 여부에 따라서도 탐지 확률에 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있습니다.
특히 그래프가 중간에 두 차례 큰 폭으로 하락하는 구간이 나타납니다. 이는 지형의 영향으로 항공기가 레이더에 감지되지 않는 구간이 발생하기 때문입니다.
SNR 역시 유사한 경향을 보이지만 Jammer와의 거리에 따른 영향은 상대적으로 적게 나타납니다. 또한 gain 값의 변경은 분석 결과에 미치는 영향이 크지 않은 것으로 나타났습니다.
STK 기반 레이더 Jamming 분석의 활용
이번 사례에서는 Ansys STK + TIREM을 활용하여 실제 산악 지형을 고려한 레이더 추적 및 Jamming 시나리오를 구성했습니다.
특히 동일한 항공기 비행경로에서 Jamming 적용 전후를 비교함으로써 레이더의 탐지 확률(PDet)과 SNR 변화, 그리고 지형에 따른 탐지 성능 저하를 함께 확인할 수 있습니다.
이와 같은 가상환경 기반 분석을 활용하면 실제 시험에 앞서 다양한 레이더 및 Jamming 조건을 변경하면서 결과를 검토할 수 있습니다.
문의 및 기술 협력
모아소프트는 다양한 지형과 운용 조건을 반영한 Ansys STK 기반 레이더·전자전 시뮬레이션 및 임무효과도 분석을 지원합니다.
이를 통해 고비용의 실제 시험에 앞서 가상환경에서 시스템 성능을 검토하고 개발 비용과 시간을 효율적으로 관리할 수 있습니다.
- 대표 문의: 02-420-3203
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