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영어

This paper presents the accuracy of frequency hopping signal analysis techniques used to effectively detect drones. In general, the FFT(Fast Fourier Transform) of the received signals and K-means clustering technique, which are used for multiple drone detection and tracking, have a problem on detection accuracy in complex operating environments with interference signals and perturbed hopping sequences. In this study, we compare the accuracy of hopping signal detection using digital down conversion, convolution-based matching with the reference signals, and weighted K-means clustering techniques for multiple drone signals. The proposed method demonstrates reliable performance in low-SNR(≤-5dB) environments and shows robustness against 10% perturbed hopping signal conditions. The results presented in this study can be utilized as a reliable hopping signal detection technique in such environments involving multipath reflections and other RF interferences. In particular, it is expected to be widely applicable to the military unmanned aerial vehicle (UAV) swarm detection and tracking systems.

한국어

본 논문에서는 드론을 효과적으로 탐지하기 위해 사용되고 있는 주파수 호핑(Frequency Hopping) 신호 분석 방법과 그 정확도를 비교하였다. 일반적으로 다중 드론의 탐지와 추적을 위해 사용되는 수신 신호의 FFT(Fast Fourier Transform)와 K-평균(K-means) 군집화 기법은 복잡한 운용 환경에서의 간섭 신호와 호핑 시퀀스가 교란(Perturbed)된 상황에서 탐지 정확도가 저하되는 문제가 있다. 본 연구에서는 다수의 드론으로부터 수신되는 신호를 디지털 하향 변환 (Digital Down Conversion), 비교 대상 신호와의 컨볼루션(Convolution) 기반 매칭, 가중치 기반 K-평균(Weighted K-means) 군집화 기법을 사용하여 호핑 신호 탐지 정확도를 비교하였다. 제안된 방법은 낮은 SNR(≤-5dB) 환경에서도 기존 FFT 기법 대비 우수한 탐지 성능을 보였으며, 잡음과 주파수 호핑 시퀀스의 교란(10% perturbed) 상황에서도 우수 한 특성을 나타냈다. 본 연구 결과는 실제 다중 경로 반사 등의 복잡한 드론 운용 환경에서 신뢰성 있는 호핑 신호 탐지 기법으로 활용될 수 있으며, 특히 군용 군집 무인기(UAV) 탐지 및 추적 시스템에 널리 사용될 수 있을 것으로 판단된다.