DGIST·해군사관학교 공동연구팀, 무인 이동체용 레이더 도플러 해상도 향상 알고리즘 개발

DGIST(총장 이건우) 미래모빌리티연구부 김상동·김봉석 연구팀이 해군사관학교 최영두 교수팀과 공동으로 FMCW 레이더용 '외삽(Extrapolation) 기반 도플러 해상도 향상 알고리즘'을 개발해, 기존 초고해상도 기술보다 우수한 성능을 달성했다.

연구는 복잡한 추가 연산이나 장비 없이 레이더의 탐지 정밀도를 높이는 기술로, 향후 무인항공기·무인선박·자율주행차 등 다양한 지능형 이동체 레이더 시스템 성능 향상에 기여할 것으로 기대된다.

기존 레이더는 목표물의 속도를 파악하기 위해 '도플러 효과'를 분석하지만, 빠른 푸리에 변환(FFT) 기반 방식은 해상도(속도 구분 정확도)에 한계가 있었다. 이를 개선하기 위해 DGIST·해군사관학교 공동연구팀은 신호 외삽(Extrapolation) 기법을 적용해, 관측 시간을 늘리지 않고도 도플러 해상도를 높일 수 있는 새로운 알고리즘을 제안했다.

그 결과, 기존 방식 대비 속도 추정 오차(RMSE)를 최대 33% 줄이고, 목표물 미검출률을 최대 68% 감소시키는 데 성공했다. 특히, 연산 복잡도는 기존 FFT 방식 수준을 유지해 빠른 처리 속도와 높은 효율성을 동시에 확보했다.

이 기술은 특히 무인항공기나 레이더 시스템이 여러 물체를 동시에 탐지할 때, 속도가 비슷한 목표물끼리 신호가 겹치는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 이를 통해 근접한 목표물의 분리 능력과 인식 정확도를 크게 향상시킬 수 있으며, 고해상도 표적 탐지 기술 발전에 새로운 전환점을 마련했다.

또한 추가적인 하드웨어 자원이 필요 없고 연산 구조가 단순해 실시간 적용이 가능하다는 점에서 산업적 활용 가능성도 높게 평가된다.

미래모빌리티연구부 김상동 책임연구원(융합전공 겸직)은 “이번 연구는 레이더 신호처리의 효율성과 정밀도를 동시에 개선한 사례로, 추가 장비 없이도 더 정확한 목표물 탐지가 가능해졌다”며, “향후 국방 및 자율주행, 무인 시스템 분야의 핵심 기술로 발전할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 DGIST 김상동·김봉석 연구팀과 해군사관학교 최영두 교수팀이 공동으로 참여한 이번 연구는 DGIST 기관고유사업과 해군사관학교 해양연구소 학술연구과제의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 전기전자공학 분야의 국제 저명 학술지 'Journal of Electrical Engineering & Technology'에 11월 게재됐다.