KR102336196B1 - A Method for Extracting of Ionospheric Echoes from Oblique Ionograms Observed by VIPIR - Google Patents

A Method for Extracting of Ionospheric Echoes from Oblique Ionograms Observed by VIPIR Download PDF

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KR102336196B1 KR1020210049545A KR20210049545A KR102336196B1 KR 102336196 B1 KR102336196 B1 KR 102336196B1 KR 1020210049545 A KR1020210049545 A KR 1020210049545A KR 20210049545 A KR20210049545 A KR 20210049545A KR 102336196 B1 KR102336196 B1 KR 102336196B1
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이강진
곽영실
류영수
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Abstract

The present invention relates to a method of extracting a high-resolution ionosphere oblique incident signal to extract a predetermined layer structure of the ionosphere from ionosphere image information of an ionogram. More specifically, a processor executes: a noise reduction step (a) of removing a noise from an ionosphere image according to a frequency and altitude by using image processing to generate a noise reduction image; a segmentation step (b) of generating a segmented image in which a segment is divided into at least one object through grouping of adjacent pixels in the noise reduction image; an ionization layer extraction step (c) of extracting images of an F layer and E layer of the ionosphere from the segment image to separate and generate the images of the F layer and the E layer; and a tracing step (d) of calculating a N^th degree equation corresponding to an F layer structure in the image of the F-layer.

Description

고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법{A Method for Extracting of Ionospheric Echoes from Oblique Ionograms Observed by VIPIR}{A Method for Extracting of Ionospheric Echoes from Oblique Ionograms Observed by VIPIR}

본 발명은, 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 VIPIR(Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar)로부터 산출된 전리권의 이오노그램(Ionogram) 이미지로부터 고해상도의 전리권 신호를 추출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for extracting a high-resolution ionospheric incident signal, and more particularly, to a method for extracting a high-resolution ionosphere signal from an ionogram image of the ionosphere calculated from VIPIR (Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar). .

전리층이란, 태양으로부터 복사되는 에너지에 의하여 지구를 둘러싸고 있는 대기층이 전리하여 지상 50~600km 높이에서 형성되는 대기층을 말하는데, 높이와 전자 밀도의 분포에 따라 D, E, F, G층으로 구분된다. 전리층은 계절, 시간 및 지형에 따라 상태가 지속적으로 변화한다. The ionosphere refers to the atmospheric layer formed at a height of 50 to 600 km above the ground by ionizing the atmospheric layer surrounding the earth by energy radiated from the sun. The ionosphere constantly changes state according to season, time and topography.

이러한 전리층에서, 전파통신에 활용할 수 있는 것은 고도 50km에서 100km에 존재하는 D층과, 100km에서 400km의 높이에서 형성되는 E층과 F층이다. 이러한 E층과 F층이 도 10에 도시되어 있다. 전리층이 통신에 미치는 영향은 층을 형성하고 있는 전자밀도 때문이며, 밀도에 따라 전리층을 반사하여 이용하는 전파의 주파수가 결정된다. 따라서 전리층의 전자밀도 분포와 시간에 따른 변화 상태를 관측 및 분석하여 최적의 통신을 할 수 있도록 하는 것이 전리층 연구의 주요 임무였다. In this ionosphere, what can be utilized for radio communication is the D layer, which exists at an altitude of 50 to 100 km, and the E and F layers, which are formed at a height of 100 to 400 km. These layers E and F are shown in FIG. 10 . The influence of the ionosphere on communication is due to the electron density forming the layer, and the density determines the frequency of radio waves used by reflecting the ionosphere. Therefore, the main task of the study of the ionosphere was to observe and analyze the distribution of electron density in the ionosphere and the state of change with time to enable optimal communication.

일반적으로 전리층 관측에 사용되는 단파대역 송신전파는 송수신 중간지점에서 반사되어 수신지점에 도달하는데, 전리층 사입사 기술은 이러한 수신데이터를 직입사 데이터로 변환하여 중간지점의 전리층을 관측하는 기술을 말한다. 그중에서, 전리층 사입사 기술을 도입한 시스템인 VIPIR(Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar)는 기존 이오노존데(Inonsonde) 시스템에 비하여 해상도가 훨씬 높다. 또한, 기존 이오노존데 시스템은 고정된 지점에 설치되어 그 지점의 상공에서 직입사하는 방식으로 설치 장소에 한계가 있는 반면, VIPIR는 직입사 뿐 아니라 이격된 두 지점에 설치되어 중간 지점의 상공에 대한 정보를 얻는 사입사 방식 또한 가능하여 관측 지점에 따라 설치 장소를 조정할 수 있어 차세대 전리측 관측 기술로 주목받고 있다.In general, the shortwave band transmission wave used for ionospheric observation is reflected from the transmission/reception midpoint and arrives at the receiving point. Among them, VIPIR (Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar), a system that introduces ionospheric incidence technology, has a much higher resolution than the existing Inonsonde system. In addition, while the existing ionosonde system is installed at a fixed point and has a limitation in the installation location as it is directly incident from the sky of the point, VIPIR is installed not only at direct incidence but also at two spaced points, so that it It is also possible to use the oblique angle method to obtain information about the ionosphere, so the installation location can be adjusted according to the observation point, so it is attracting attention as a next-generation ionosphere observation technology.

그러나, VIPIR는 수신 데이터로부터 사입사의 형상 및 직입사 형상은 파악할 수 있으나, 해상도가 높은 만큼 노이즈가 심하게 끼는 단점이 있다. However, VIPIR can grasp the shape of the oblique and direct incidence from the received data, but has a disadvantage in that noise is severe as the resolution is high.

또한, VIPIR의 특성 상 전파 송신 지점과 수신 지점이 필요하기 때문에, 지점의 위치에 따라 관측 데이터의 값의 범위가 매번 달라져 불확실한 관측 데이터가 산출되는 문제 또한 내포하고 있다. In addition, since a radio wave transmission point and a reception point are required due to the characteristics of VIPIR, the range of values of the observation data varies depending on the location of the point, and thus there is also a problem in that uncertain observation data is produced.

이를 해결하기 위하여 VIPIR 기반의 사입사 트레이싱 기법이 필요하며, 전리권 관측 이미지로부터 각 층의 구조에 해당하는 N차 방정식을 매칭하여 전리권 분석에 필요한 파라미터를 도출하는 시스템이 필요한 실정이다.To solve this, a VIPIR-based dead-incidence tracing technique is required, and a system is needed to derive parameters necessary for ionosphere analysis by matching the N-order equation corresponding to the structure of each layer from the ionosphere observation image.

미국공개특허 제 2013-0050024호(“BISTATIC RADAR SYSTEM USING SATELLITE-BASED TRANSMITTERS WITH IONOSPHERIC COMPENSATION”, 2012.08.24)US Patent Publication No. 2013-0050024 (“BISTATIC RADAR SYSTEM USING SATELLITE-BASED TRANSMITTERS WITH IONOSPHERIC COMPENSATION”, 2012.08.24)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, VIPIR로부터 산출된 전리권의 이오노그램 이미지로부터 사입사 신호 검출을 위해 노이즈를 제거하고 신호에 해당하는 부분만을 정확하게 추출하는 방법을 통하여 안정적이고 확실한 전리권 관측 데이터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and through a method of removing noise and accurately extracting only a part corresponding to the signal from the ionogram image of the ionosphere calculated from VIPIR to detect the oblique incident signal, a stable and reliable ionosphere Its purpose is to provide observational data.

상기한 과제를 해결하기 위한, 본 발명은 전리권 이미지 정보로부터 전리권의 특정 레이어 구조 추출 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 프로세서가, (a) 주파수 및 고도에 따른 전리권 이미지로부터, 이미지 프로세싱을 이용하여 노이즈를 제거하여 노이즈 감쇄 이미지를 생성하는 노이즈 제거(Noise Reduction) 단계, (b) 노이즈 감쇄 이미지에서 인접한 포인트의 그룹화를 통해 적어도 하나의 개체로 세그먼트가 분할된 세그먼트 이미지를 생성하는 세그멘테이션(Segmentation) 단계, (c) 상기 세그먼트 이미지에서 전리권의 F층 및 E층 이미지를 각각 추출하여 F층 이미지 및 E층 이미지를 분리생성하는 전리층 추출 단계(Extracting), 및 (d) 상기 F층 이미지에서 F층 구조에 해당하는 N차 방정식을 산출하는 트레이싱(Tracing) 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention relates to a method of extracting a specific layer structure of an ionosphere from ionosphere image information, more specifically, a processor, (a) from an ionosphere image according to frequency and altitude, noise using image processing A noise reduction step of generating a noise reduction image by removing (c) extracting the F-layer and E-layer images of the ionosphere from the segment image, respectively, to generate an F-layer image and an E-layer image separately (Extracting), and (d) from the F-layer image to the F-layer structure It may include a tracing step of calculating a corresponding N-order equation.

상기 단계(a)는, (a1) 전리권 이미지에서 소정의 영역을 제거한 제 1 이미지를 생성하는 수신불가영역 제거 단계, (a2) 상기 제 1 이미지에서 기설정된 소정 특징의 노이즈를 제거하여 제 2 이미지를 생성하는 기기 노이즈 제거 단계, (a3) 상기 제 2 이미지에서 출력이 소정 이하인 포인트의 신호를 제거하여 제 3 이미지를 생성하는 저출력 신호 제거 단계, (a4) 상기 제 3 이미지에서 점잡음을 제거하여 제 4 이미지를 생성하는 점잡음 제거 단계, 및 (a5) 상기 제 4 이미지에서 수직 노이즈를 제거하여 노이즈 감쇄 이미지를 생성하는 수직 노이즈 제거 단계를 포함할 수 있다.The step (a) includes: (a1) removing a non-receivable area to generate a first image in which a predetermined area is removed from the ionospheric image; A device noise removal step of generating (a3) a low-output signal removal step of generating a third image by removing a signal of a point whose output is less than or equal to a predetermined value from the second image, (a4) removing the point noise from the third image It may include a point noise removal step of generating a fourth image, and (a5) a vertical noise removal step of generating a noise reduction image by removing vertical noise from the fourth image.

상기 단계(a)는, 소정의 영역을 제거한 이미지를 생성하는 단계, 기설정된 소정 특징의 노이즈가 제거된 이미지를 생성하는 단계, 출력이 소정 이하인 포인트의 신호를 제거한 이미지를 생성하는 단계, 점잡음을 제거한 이미지를 생성하는 단계, 및 수직 노이즈를 제거한 이미지를 생성하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다.The step (a) includes the steps of: generating an image from which a predetermined area is removed; generating an image from which noise of a predetermined characteristic is removed; The method may include at least one of generating an image from which ? is removed, and generating an image from which vertical noise is removed.

상기 단계(b)는, (b1) 상기 노이즈 감쇄 이미지를 구성하는 포인트들을 소정의 크기로 그룹화하여 적어도 하나의 개체의 세그먼트로 분할하는 1차 세그멘테이션 단계, (b2) 상기 단계(b1)에서 분할한 세그먼트간 인접성을 도출하는 인접성 도출 단계, 및 (b3) 도출한 상기 인접성에 기초하여 상기 복수개의 세그먼트의 그룹을 조정하여 인접한 세그먼트를 병합하고 세그먼트 이미지를 생성하는 2차 세그멘테이션 단계를 포함할 수 있다.The step (b) includes (b1) a first segmentation step of grouping the points constituting the noise reduction image into segments of at least one object by grouping them in a predetermined size, (b2) dividing the points constituting the noise reduction image in step (b1) The method may include an adjacency deriving step of deriving inter-segment adjacency, and (b3) a secondary segmentation step of merging adjacent segments and generating a segment image by adjusting the group of the plurality of segments based on the derived adjacency.

상기 단계(a) 및 단계(b) 사이에, 노이즈 감쇄 이미지로부터 유효 전리권 신호 패턴이 형성된 마스크를 적용하는 마스킹 단계를 포함하고, 상기 단계(b) 및 단계(c) 사이에, 세그먼트를 구성하는 포인트의 각각의 신호 세기가 소정 값보다 낮은 값을 제거하는 프루닝 단계를 포함할 수 있다.Between the steps (a) and (b), a masking step of applying a mask in which an effective ionospheric signal pattern is formed from the noise-reduced image, and between the steps (b) and (c), forming a segment A pruning step of removing a value in which the signal strength of each point is lower than a predetermined value may be included.

상기 단계(c)는, (c1) 각각의 세그먼트의 신호 세기를 계산하는 세그먼트 계산 단계, (c2) 상기 단계(c1)에서 계산한 신호 세기에 기초하여, 각각의 세그먼트의 신호 세기가 소정 이하인 세그먼트를 노이즈로 간주하여 제거하는 세그먼트 조정 단계, (c3) 상기 단계(c1)에서 계산한 신호 세기의 크기 순으로 각각의 세그먼트를 정렬하는 세그먼트 정렬 단계, (c4) 상기 단계(c3)에서 정렬한 세그먼트 순서에 기초하여 F층 이미지를 추출하는 F층 추출 단계, (c5) 상기 단계(c4)에서 추출한 F층 이미지의 각각의 세그먼트에서 F층와 E층의 중첩 여부를 판별하고, E층 이미지를 추출하는 E층 추출 단계를 포함할 수 있다.The step (c) includes (c1) a segment calculation step of calculating the signal strength of each segment, (c2) a segment in which the signal strength of each segment is less than or equal to a predetermined value based on the signal strength calculated in the step (c1) Segment adjustment step of removing as noise, (c3) segment sorting step of arranging each segment in the order of the magnitude of the signal strength calculated in step (c1), (c4) the segment aligned in step (c3) F-layer extraction step of extracting the F-layer image based on the sequence, (c5) determining whether the F-layer and E-layer overlap in each segment of the F-layer image extracted in the step (c4), and extracting the E-layer image It may include an E-layer extraction step.

상기 단계(c1)은, (c1-1) 각 세그먼트의 평균 신호 세기를 계산하는 평균 신호 세기 계산 단계, (c1-2) N시그마 평균 신호 세기를 계산하는 N시그마 평균 신호 세기 계산 단계, (c1-3) 세그먼트의 최대 신호 세기를 계산하는 최대 신호 세기 계산 단계, 및 (c1-4) 세그먼트의 크기를 계산하는 세그먼트 크기 계산 단계를 포함할 수 있다.The step (c1) includes (c1-1) an average signal strength calculation step of calculating the average signal strength of each segment, (c1-2) an N-sigma average signal strength calculation step of calculating an N-sigma average signal strength, (c1) -3) a maximum signal strength calculation step of calculating the maximum signal strength of a segment, and (c1-4) a segment size calculation step of calculating a segment size may be included.

상기 단계(c2)는, (c2-1) 각각의 세그먼트의 크기가 소정의 값 이하인 세그먼트를 제거하는 제 1 세그먼트 제거 단계, 및 (c2-2) 각각의 세그먼트의 최대 신호 세기가 소정의 값 이하인 세그먼트를 제거하는 제 2 세그먼트 제거 단계, 및 (c2-3) 각각의 세그먼트의 평균 신호 세기 또는 N 시그마 평균신호세기가 소정의 값 이하인 세그먼트를 제거하는 제 3 세그먼트 제거 단계를 포함할 수 있다.The step (c2) includes (c2-1) a first segment removal step of removing a segment having a size of less than or equal to a predetermined value, and (c2-2) a case in which the maximum signal strength of each segment is less than or equal to a predetermined value. It may include a second segment removing step of removing a segment, and (c2-3) a third segment removing step of removing a segment having an average signal strength or N sigma average signal strength of each segment equal to or less than a predetermined value.

상기 단계(c4)는, 각각의 세그먼트 중에서 평균 신호 세기가 가장 큰 세그먼트를 F층으로 간주할 수 있다.In step (c4), the segment having the largest average signal strength among each segment may be regarded as the F layer.

상기 단계(c5)는, (c5-1) 상기 단계(c4)에서 추출한 F층 이미지에서 각각의 세그먼트의 고도에 대한 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성 단계, (c5-2) 상기 단계(c5-1)에서 생성한 상기 히스토그램에서 고도에 대한 히스토그램의 포인트의 개수가 소정의 값 이하를 갖는 세그먼트의 고도를 밸리(valley)로 판단하는 밸리 판단 단계, 및 (c5-3) 상기 단계(c5-2)에서 판단한 밸리의 존재 여부에 따라, E층 이미지를 분리하여 생성하는 E층 분리 생성 단계를 포함할 수 있다.The step (c5) includes (c5-1) a histogram generation step of generating a histogram for the elevation of each segment in the F-layer image extracted in the step (c4), (c5-2) the step (c5-1) In the histogram generated in , a valley determination step of determining an altitude of a segment having a number of points in the histogram with respect to an altitude equal to or less than a predetermined value as a valley, and (c5-3) in the step (c5-2) According to the determined existence of the valley, the E-layer separation generating step of generating the E-layer image by separating it may be included.

상기 단계(c5-3)는, 상기 단계(c5-2)에서 밸리가 존재한다고 판단한 경우, 밸리로 판단된 세그먼트의 고도 값을 기준으로 고도 값이 높은 세그먼트를 F층으로 간주하고, 고도 값이 상대적으로 낮은 세그먼트를 E층 이미지로 분리하여 생성하고, 밸리가 존재하지 않는다고 판단한 경우, F층에 해당하는 세그먼트보다 고도가 낮으면서 가장 가까운 세그먼트를 E층 이미지로 분리하여 생성할 수 있다.In step (c5-3), when it is determined that a valley exists in step (c5-2), a segment having a high elevation value is regarded as an F floor based on the elevation value of the segment determined as a valley, and the elevation value is A relatively low segment is generated by separating the E-layer image, and when it is determined that there is no valley, the segment corresponding to the F-layer is lower in height and closest to the E-layer image by separating it and generated.

상기 단계(d)는, (d1) 상기 F층 이미지에서 각 세그먼트의 평균 신호 세기가 주변 값보다 높은 값을 갖는 포인트만 추출하는 방정식의 근 추출 단계, (d1-1) 상기 세그먼트를 구성하는 포인트들의 기 설정된 범위에 따라, 포인트에 가중치를 부여하는 가중치 부여 단계, 및 (d2) 상기 단계(d1-1)에서 가중치를 부여받은 상기 포인트들을 근으로 하는 N차 방정식을 산출하는 다항식 모델링 단계를 포함할 수 있다.The step (d) is a root extraction step of the equation, (d1) extracting only the points having the average signal intensity of each segment higher than the surrounding value from the F-layer image, (d1-1) the points constituting the segment A weighting step of assigning weights to the points according to a preset range of the values, and (d2) a polynomial modeling step of calculating an Nth-order equation based on the points weighted in step (d1-1). can do.

상기 단계(d2)는, F층 신호에 해당하는 포인트들을 근으로 하는 수식 1로 모델링할 수 있다.The step (d2) may be modeled by Equation 1 based on points corresponding to the F-layer signal.

수식 1 : y = ax2 + bx + c (y = 주파수, x = 고도)Formula 1: y = ax 2 + bx + c (y = frequency, x = altitude)

상기 단계(d)는, 상기 단계(d2) 이후에, (d3) E층 이미지에서 E층의 고도를 수식 2로 모델링하는 E층 모델링 단계를 더 포함하고, 상기 단계(d3)는, E층 이미지에서 최대 신호 세기를 갖는 세그먼트에 해당하는 고도를 E층의 고도로 설정할 수 있다.The step (d) further includes, after the step (d2), (d3) the E-layer modeling step of modeling the elevation of the E-layer in the E-layer image by Equation 2, wherein the step (d3) is the E-layer The elevation corresponding to the segment having the maximum signal strength in the image can be set as the elevation of the E layer.

수식 2 : x = b (x = 고도) Equation 2: x = b (x = altitude)

상기 단계(a) 이전에, 상기 프로세서는, (a0) VIPIR(Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar)로부터 전리권 이미지 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.Prior to the step (a), the processor may further include (a0) receiving ionospheric image information from a VIPIR (Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar).

상기한 구성에 따른 본 발명은, VIPIR로부터 산출된 전리권의 이오노그램 이미지로부터 고해상도의 사입사 신호를 검출하는 방법에 관한 것으로, 노이즈가 심한 이미지에서 노이즈 제거 및 사입사 신호 마스킹을 통해 변형된 신호를 복원한 후, 트레이싱하여 원하는 사입사 신호만을 정확히 추출함으로써 전리권 상태를 분석하는데 필요한 전리권 파라미터를 도출하여 정확한 대기권 관측 및 분석이 가능한 큰 효과가 있다.The present invention according to the above configuration relates to a method for detecting a high-resolution oblique signal from an ionogram image of an ionosphere calculated from VIPIR, and a signal transformed through noise removal and oblique signal masking in a noisy image. After restoring the ionosphere, it is possible to accurately observe and analyze the atmosphere by deriving the ionosphere parameters necessary to analyze the ionospheric state by accurately extracting only the desired dead incident signal by tracing.

도 1은 본 발명의 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법의 흐름도를 도시하였다.
도 2는 본 발명의 노이즈 제거 단계의 흐름도를 도시하였다.
도 3은 본 발명의 세그멘테이션 단계의 흐름도를 도시하였다.
도 4는 본 발명의 전리권 이미지 분리 단계의 흐름도를 도시하였다.
도 5는 본 발명의 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법의 다른 실시예의 흐름도를 도시하였다.
도 6은 본 발명의 세그먼트 계산 단계의 흐름도를 도시하였다.
도 7은 본 발명의 세그먼트 조정 단계의 흐름도를 도시하였다.
도 8은 본 발명의 E층 추출 단계를 도시하였다.
도 9는 본 발명의 트레이싱 단계를 도시하였다.
도 10는 통상적인 전리권 신호(E층 및 F층)의 형태를 도시하였다.
도 11은 본 발명의 노이즈 제거 단계의 전리권 이미지를 도시하였다.
도 12는 본 발명의 마스킹 단계의 이미지를 도시하였다.
도 13은 본 발명의 세그멘테이션 단계의 이미지를 도시하였다.
도 14은 본 발명의 트레이싱 단계의 이미지를 도시하였다.
1 is a flowchart of a method for extracting a high-resolution ionosphere oblique incident signal of the present invention.
2 shows a flow chart of the noise removal step of the present invention.
3 shows a flowchart of the segmentation step of the present invention.
Figure 4 shows a flow chart of the ionospheric image separation step of the present invention.
5 is a flowchart of another embodiment of the high-resolution ionospheric incident signal extraction method of the present invention.
6 shows a flowchart of the segment calculation step of the present invention.
7 shows a flow chart of the segment adjustment step of the present invention.
Figure 8 shows the E-layer extraction step of the present invention.
9 shows the tracing step of the present invention.
10 shows the shape of a typical ionospheric signal (layer E and layer F).
11 shows an ionosphere image of the denoising step of the present invention.
12 shows an image of the masking step of the present invention.
13 shows an image of the segmentation step of the present invention.
14 shows an image of the tracing step of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and detailed description will be given. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Since the accompanying drawings are only examples shown to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

본 발명은, 직입사 및 사입사 방식이 가능한 전리권 관측 시스템인 VIPIR(Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar)로부터 수신한 이오노그램 이미지로부터 고해상도의 전리권 신호, 더욱 바람직하게 F층 신호를 추출하는 방법이 개시된다. 이에 대하여 도 1 내지 14를 참고하여 더욱 구체적으로 설명하겠다.The present invention discloses a method of extracting a high-resolution ionospheric signal, more preferably an F-layer signal, from an ionogram image received from VIPIR (Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar), an ionosphere observation system capable of direct and oblique incidence methods. . This will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 14 .

전리권 이미지 정보로부터 전리권의 특정 레이어 구조 추출 방법에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 프로세서가, (a) 주파수 및 고도에 따른 전리권 이미지로부터, 이미지 프로세싱을 이용하여 노이즈를 제거하여 노이즈 감쇄 이미지를 생성하는 노이즈 제거(Noise Reduction) 단계(S100)와, (b) 노이즈 감쇄 이미지에서 인접한 픽셀의 그룹화를 통해 적어도 하나의 개체로 세그먼트가 분할된 세그먼트 이미지를 생성하는 세그멘테이션(Segmentaion) 단계(S200)와, (c) 상기 세그먼트 이미지에서 전리권의 F층 및 E층 이미지를 각각 추출하여 F층 이미지 및 E층 이미지를 분리생성하는 전리층 추출 단계(S300)와, 및 (d) 상기 F층 이미지에서 F층 구조에 해당하는 N차 방정식을 산출하는 트레이싱(Tracing) 단계(S400)로 구성될 수 있다. In the method for extracting the specific layer structure of the ionosphere from the ionosphere image information, as shown in FIG. 1 , the processor (a) removes noise from the ionosphere image according to frequency and altitude using image processing to obtain a noise reduction image A noise reduction step (S100) to generate, (b) a segmentaion step (S200) and , (c) extracting the F-layer and E-layer images of the ionosphere from the segment image, respectively, to generate an F-layer image and an E-layer image separately (S300), and (d) the F-layer from the F-layer image It may be composed of a tracing step (S400) of calculating an N-order equation corresponding to the structure.

또한, 상기 단계(a) 이전에, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프로세서는, VIPIR(Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar)로부터 전리권 이미지 정보를 수신하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다. VIPIR는 전리권에 직입사 및 사입사 중 어느 하나의 방식으로 레이다 신호를 송신하는 송신기와, 전리권에서 반사되는 신호를 수신하는 수신기로 이루어질 수 있다. VIPIR는 수신받은 전리권 데이터를 이미지화하여 전리권 이미지 정보를 생성하고, 상기 프로세서에 송신할 수 있다. 상기 전리권 이미지 정보는, 이오노그램(Ionogram) 이미지일 수 있다. 이러한 이미지는 이미지를 구성하는 최소단위인 포인트들의 집합으로 이루어질 수 있으며, 상기 포인트는 픽셀(Pixel), 및 도트(Dot) 중 어느 하나일 수 있으며, 더욱 바람직하게 픽셀일 수 있다.In addition, before the step (a), as shown in FIG. 5, the processor may further include a step (S50) of receiving ionospheric image information from a VIPIR (Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar). VIPIR may consist of a transmitter that transmits a radar signal in any one of direct-incident and oblique-incident to the ionosphere, and a receiver that receives a signal reflected from the ionosphere. VIPIR may image the received patent data to generate patent image information, and transmit it to the processor. The ionosphere image information may be an ionogram image. Such an image may be composed of a set of points, which are the minimum units constituting the image, and the point may be any one of a pixel and a dot, and more preferably a pixel.

다음으로, 상기 단계(a)에 대하여 구체적으로 설명하겠다. 상기 단계(a)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 단계(a)는, (a1) 전리권 이미지에서 소정의 영역을 제거한 제 1 이미지를 생성하는 수신불가영역 제거 단계(S110), (a2) 상기 제 1 이미지에서 기설정된 소정 특징의 노이즈를 제거하여 제 2 이미지를 생성하는 기기 노이즈 제거 단계(S120), (a3) 상기 제 2 이미지에서 출력이 소정 이하인 포인트의 신호를 제거하여 제 3 이미지를 생성하는 저출력 신호 제거 단계(S130), (a4) 상기 제 3 이미지에서 점잡음을 제거하여 제 4 이미지를 생성하는 점잡음 제거 단계(S140), 및 (a5) 상기 제 4 이미지에서 수직 노이즈를 제거하여 노이즈 감쇄 이미지를 생성하는 수직 노이즈 제거 단계(S150)를 포함할 수 있다.Next, the step (a) will be described in detail. The step (a), as shown in FIG. 2 , the step (a) includes: (a1) removing the unreceivable area of generating a first image in which a predetermined area is removed from the ionosphere image (S110), (a2) ) A device noise removal step of generating a second image by removing noise of a predetermined characteristic from the first image (S120), (a3) removing a signal of a point whose output is less than or equal to a predetermined value from the second image to remove the third image A low-output signal removal step (S130) for generating It may include a vertical noise removal step (S150) of generating a noise reduction image by removing the noise.

한편 도 11-(a)는 제 2 이미지이고, 도 11-(b)는 제 3 이미지이고, 도 11-(c)는 제 4 이미지이고, 도 11-(d)는 제 5 이미지일 수 있다.Meanwhile, FIG. 11-(a) may be a second image, FIG. 11-(b) may be a third image, FIG. 11-(c) may be a fourth image, and FIG. 11-(d) may be a fifth image. .

여기서, 단계(a1)의 소정의 영역은, 전리권 신호의 수신불가구간일 수 있다. 따라서, 상기 제 1 이미지는 전리권 신호의 수신불가구간이 제거된 이미지일 수 있다. 또한, 단계(a2)의 상기 기 설정된 소정 특징의 노이즈는 VIPIR 기기 특성상 생성되는 노이즈일 수 있다. 따라서, 제 2 이미지는, 도 11-(a)에 도시된 바와 같이, 기기 노이즈가 제거된 이미지일 수 있다. 더하여, 단계(a3)의 소정 이하의 출력은 바람직하게 평균 출력의 75% 이하의 출력일 수 있다. 평균 출력의 75%이하의 출력은 경험적으로 사입사 신호가 아닌 노이즈일 가능성이 크기 때문에 평균 출력의 75% 이하의 출력을 가진 신호는 제거될 수 있다. 따라서, 제 3 이미지는 도 11-(b)에 도시된 바와 같이, 저출력 신호가 제거된 이미지일 수 있다. 또한, 단계(a4)의 제 4 이미지는 도 11-(c)에 도시된 바와 같이, 점잡음이 제거된 이미지일 수 있다. 더하여, VIPIR로부터 수신된 전리권 이미지 정보는 세로 방향의 수직 노이즈가 많이 낀다. 따라서, 단계(a5)에서 수직 노이즈를 제거하며, 상기 제 5 이미지는 도 11-(d)에 도시된 바와 같이, 수직 노이즈가 제거된 이미지일 수 있다.Here, the predetermined area of step (a1) may be a section in which reception of the patent right signal is impossible. Accordingly, the first image may be an image from which the reception impossibility section of the patent right signal has been removed. In addition, the noise of the predetermined characteristic in step (a2) may be noise generated due to the characteristics of the VIPIR device. Accordingly, the second image may be an image from which device noise is removed, as shown in FIG. 11-( a ). In addition, the output below a predetermined level of step (a3) may preferably be an output of 75% or less of the average output. Since the output of less than 75% of the average output is more likely to be a noise rather than a dead-incident signal empirically, signals with an output of less than 75% of the average output can be removed. Accordingly, the third image may be an image from which the low output signal is removed, as shown in FIG. 11-(b) . Also, as shown in FIG. 11-(c), the fourth image of step (a4) may be an image from which point noise is removed. In addition, the ionosphere image information received from VIPIR has a lot of vertical noise in the vertical direction. Accordingly, vertical noise is removed in step (a5), and the fifth image may be an image from which vertical noise is removed, as shown in FIG. 11-(d).

또한 본 발명에 따르면, 상기 단계(a)는, 상기 단계 (a1) 내지 (a6) 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있으며, 순서에 제한이 없을 수 있다. 즉 상기 단계(a)는, 소정의 영역을 제거한 이미지를 생성하는 단계와, 기설정된 소정 특징의 노이즈가 제거된 이미지를 생성하는 단계와, 출력이 소정 이하인 출력의 픽셀의 신호를 제거한 이미지를 생성하는 단계와, 점잡음(salt and pepper noise)을 제거한 이미지를 생성하는 단계와, 및 수직 노이즈를 제거한 이미지를 생성하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계 중 적어도 하나의 단계를 거쳐 노이즈 감쇄 이미지를 생성할 수 있다.Also, according to the present invention, the step (a) may include at least one of steps (a1) to (a6), and the order may not be limited. That is, the step (a) includes the steps of generating an image from which a predetermined area is removed, generating an image from which noise of a predetermined characteristic has been removed, and generating an image in which signals of pixels having an output equal to or less than a predetermined output are removed It may include at least one of the following steps: generating an image from which salt and pepper noise is removed, and generating an image from which vertical noise is removed. A noise reduction image may be generated through at least one of the above steps.

여기서, 소정의 영역은 수신불가 구간일 수 있으며, 기설정된 소정 특징의 노이즈는 기기 특성상 생성되는 노이즈일 수 있다. 또한, 상기 소정 이하의 출력은 바람직하게 평균 출력의 75% 이하의 출력일 수 있다. 경험적으로, 평균 출력의 75%이하의 출력을 갖는 신호는 유효하지 않은 신호로 간주한다.Here, the predetermined area may be a reception unavailable section, and the noise of a predetermined characteristic may be noise generated due to the characteristics of the device. In addition, the output of the predetermined or less may preferably be an output of 75% or less of the average output. As a rule of thumb, a signal with an output of less than 75% of its average output is considered invalid.

한편, VIPIR가 생성한 전리권 이미지에서, 노이즈 제거 단계(S100)를 거치면 도 11-d에 도시된 바와 같이, 누운 포물선 형태의 신호가 도출된다. 이때, 노이즈 제거 단계(S100)에서 원래의 전리권 신호도 함께 제거되는 경우도 있어, 신호 형태가 연속되지 않고 끊어져있을 수 있다. 이러한 경우, 끊어진 형태의 신호로부터 전리권 분석을 위한 파라미터를 추출하면 오류가 발생하며, 정확한 전리권 분석이 어렵게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면 노이즈를 제거한 노이즈 감쇄 이미지에서 인접한 포인트의 그룹화를 통해 적어도 하나의 개체로 세그먼트가 분할된 세그먼트 이미지를 생성하는 세그멘테이션(Segmentaion) 단계(S200)를 거친다. 세그멘테이션 단계(S200)를 통하여, 신호를 이산화(discretization)하고, 각 세그먼트에 포함된 신호 성분에 대하여 평균 신호 세기 값으로 표현함으로써 일부 끊어진 신호에 의해 파라미터 값 도출에 제한받지 않을 수 있다.On the other hand, in the ionosphere image generated by VIPIR, when the noise removal step (S100) is performed, as shown in FIG. 11-d, a signal in the form of a parabola lying down is derived. In this case, the original ionospheric signal may also be removed in the noise removal step ( S100 ), and the signal shape may be discontinued and not continuous. In this case, if the parameters for the analysis of the patent right are extracted from the signal of the broken form, an error occurs, and it is difficult to analyze the patent right. In order to solve this problem, according to the present invention, a segmentation step (S200) of generating a segment image in which a segment is divided into at least one object through grouping of adjacent points in a noise-reduced image from which noise is removed is performed. Through the segmentation step S200, the signal is discretized, and the signal component included in each segment is expressed as an average signal strength value, so that the derivation of the parameter value may not be limited by some cut off signals.

구체적으로 상기 단계(b)는, 도 3에 도시된 바와 같이, (b1) 상기 노이즈 감쇄 이미지를 구성하는 포인트들을 소정의 크기로 그룹화하여 적어도 하나의 개체의 세그먼트로 분할하는 1차 세그멘테이션 단계(S210)와, (b2) 세그먼트간 인접성을 도출하는 인접성 도출 단계(S220)와, 및 (b3) 도출한 상기 인접성에 기초하여 상기 복수개의 세그먼트의 그룹을 조정하여 세그먼트 이미지를 생성하는 2차 세그멘테이션 단계(S230)를 포함할 수 있다. 도 13-(a)는 1차 세그멘테이션 단계가 도시되고 있으며, 도 13-(b)는 2차 세그멘테이션 단계가 도시되어 있다.Specifically, the step (b) is, as shown in FIG. 3, (b1) a primary segmentation step (S210) of grouping the points constituting the noise reduction image to a predetermined size and dividing the points into segments of at least one object (S210). ), (b2) an adjacency deriving step (S220) of deriving the adjacency between segments, and (b3) a second segmentation step of generating a segment image by adjusting the group of the plurality of segments based on the derived adjacency ( S230) may be included. 13-(a) shows a first segmentation step, and FIG. 13-(b) shows a second segmentation step.

구체적으로, 상기 단계(b1) 즉 1차 세그멘테이션 단계(S210)는, 상기 노이즈 감쇄 이미지에서 소정의 필터 사이즈를 가지는 인접 여부 판단 함수를 이용하여 상기 노이즈 감쇄 이미지를 구성하는 포인트의 인접 여부에 따라 각각의 포인트에 기설정된 인덱스를 부여하고, 같은 인덱스를 가진 적어도 하나의 포인트를 그룹화하여 적어도 하나의 개체의 세그먼트로 분할하는 것일 수 있다. 상기 인접 여부 판단 함수는 이미지를 구성하는 포인트의 인접 여부에 따라 각 포인트들에 기설정된 인덱스를 부여할 수 있다. 예를 들어, 포인트들의 집합 {p1, p2, p3, p4, p5}가 있다고 하자. 상기 인접 여부 판단 함수는 소정의 필터 사이즈로 각 포인트들의 인접 여부를 판단한 후, 그에 따라 기설정된 인덱스를 부여하여, p1 및 p2에는 0x0001, p2 및 p3에는 0x0002, p5에는 0x0003으로 인덱스를 부여했다고 하자. 이 경우, p1 및 p2가 하나의 세그먼트를 이루고, p3 및 p4가 하나의 세그먼트를 이루고, p5가 하나의 세그먼트를 이루어 총 3개의 세그먼트로 분할될 수 있다.Specifically, in the step (b1), that is, the first segmentation step (S210), each of the points constituting the noise reduction image is adjacent to each other by using an adjacent determination function having a predetermined filter size in the noise reduction image. It may be dividing into segments of at least one entity by assigning a preset index to a point of , and grouping at least one point having the same index. The adjacency determination function may assign a preset index to each point according to whether a point constituting an image is adjacent. For example, suppose we have a set of points {p1, p2, p3, p4, p5}. Assume that the adjacency determination function determines whether each point is adjacent to each other with a predetermined filter size, assigns a preset index accordingly, and assigns an index to p1 and p2 as 0x0001, p2 and p3 as 0x0002, and p5 as 0x0003. . In this case, p1 and p2 form one segment, p3 and p4 form one segment, and p5 forms one segment, so that it can be divided into a total of three segments.

상기 단계(b1)이후에, 단계(b2) 즉 인접성 도출 단계(S220)는 상기 단계(b1)에서 분할한 각 세그먼트간 인접성을 도출하고, 상기 단계(b2) 즉 2차 세그멘테이션 단계(S230)에서 도출한 인접성에 기초하여 인접성이 일정 크기 이하인 세그먼트을 제거하고, 제거된 세그먼트를 주변 세그먼트에 병합하여 세그먼트 이미지를 생성할 수 있다. After the step (b1), the step (b2), that is, the adjacency deriving step (S220), derives the adjacency between the segments divided in the step (b1), and in the step (b2), that is, the second segmentation step (S230) A segment image may be generated by removing a segment having an adjacency of a predetermined size or less based on the derived adjacency, and merging the removed segment with a neighboring segment.

또한, 상기 단계(a) 및 단계(b) 사이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 노이즈 감쇄 이미지로부터 유효 전리권 신호 패턴이 형성된 마스크를 적용하는 마스킹 단계(S160)를 더 포함할 수 있다. 더하여, 상기 단계(b) 및 단계(c) 사이에, 세그먼트를 구성하는 포인트의 각각의 신호 세기가 소정 값, 바람직하게 5dB보다 낮은 값을 제거하는 프루닝 단계(S250)를 포함할 수 있다. In addition, between the steps (a) and (b), as shown in FIG. 5 , a masking step (S160) of applying a mask having an effective ionospheric signal pattern formed from the noise reduction image may be further included. In addition, between the steps (b) and (c), a pruning step (S250) of removing a signal strength of each of the points constituting the segment is a predetermined value, preferably a value lower than 5 dB may be included.

도 12-(a)에는 상기 유효 전리권 신호 패턴이 형성된 마스크가 도시되어 있으며, 도 12-(b)에는 상기 전리권 신호 패턴이 형성된 마스크를 적용하는 것이 도시되어 있다. 여기서 상기 마스크는, 상기 단계(b) 수행 전, 수신된 신호가 유효한 신호인지 노이즈인지 판단하는 기준일 수 있다. Fig. 12-(a) shows the mask on which the effective ionospheric signal pattern is formed, and Fig. 12-(b) shows the application of the mask on which the ionospheric signal pattern is formed. Here, the mask may be a criterion for determining whether the received signal is a valid signal or noise before performing the step (b).

이러한 마스킹 단계(S160)로, 노이즈 제거 단계 과정에서 오염된 신호를 복원할 수 있으며, F층 및 E층 신호성분에 해당하는 신호 형태의 이미지를 더욱 선명히 획득할 수 있는 효과가 있다.With this masking step ( S160 ), it is possible to restore a signal polluted during the noise removal step, and there is an effect of more clearly acquiring an image of a signal shape corresponding to the F-layer and E-layer signal components.

또한, 상기 단계(b) 이후에, 상기 프루닝 단계(S250)에서 소정 값은 바람직하게 5dB일 수 있다. 경험적으로, 상기 단계(b)에서 생성된 세그먼트를 구성하는 포인트의 신호 세기가 5dB 이하이면 무의미한 신호로 간주하므로, 제거하는 것이 바람직하다.In addition, after the step (b), the predetermined value in the pruning step (S250) may preferably be 5 dB. Empirically, if the signal strength of the point constituting the segment generated in step (b) is 5 dB or less, it is regarded as a meaningless signal, so it is preferable to remove it.

본 발명에 따르면, 세그멘테이션 단계(S200) 이후 각 세그먼트로 나뉘어진 신호에서 F층 및 E층 이미지를 추출하고, 각각 분리 생성하는 단계(c) 즉 전리층 추출 단계(S300)을 포함한다. 이에 대해서 구체적으로 설명하자면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 단계(c)는, (c1) 각각의 세그먼트의 신호 세기를 계산하는 세그먼트 계산 단계(S310), (c2) 상기 단계(c1)에서 계산한 신호 세기에 기초하여, 각각의 세그먼트의 신호 세기가 소정 이하인 세그먼트를 노이즈로 간주하여 제거하는 세그먼트 조정 단계(S320), (c3) 상기 단계(c1)에서 계산한 신호 세기의 크기 순으로 각각의 세그먼트를 정렬하는 세그먼트 정렬 단계(S330), (c4) 상기 단계(c3)에서 정렬한 세그먼트 순서에 기초하여 F층 이미지를 추출하는 F층 추출 단계(S340), (c5) 상기 단계(c4)에서 추출한 F층 이미지의 각각의 세그먼트에서 F층와 E층의 중첩 여부를 판별하고, E층 이미지를 추출하는 E층 추출 단계(S350)를 포함할 수 있다. According to the present invention, after the segmentation step (S200), the F-layer and E-layer images are extracted from the signal divided into each segment, and the step (c) of separately generating each, that is, the ionospheric extraction step (S300) is included. To explain this in detail, as shown in FIG. 4 , in the step (c), (c1) calculating the signal strength of each segment (S310), (c2) in the step (c1) Based on the calculated signal strength, segment adjustment step (S320) of removing a segment having a signal strength of each segment below a predetermined level as noise is removed (S320), (c3), respectively, in the order of the magnitude of the signal strength calculated in step (c1) Segment sorting step (S330), (c4) for arranging the segments of the F-layer extraction step (S340), (c5) for extracting the F-layer image based on the segment order sorted in the step (c3) (S340), (c5) The step (c4) It may include an E-layer extraction step (S350) of determining whether the F-layer and the E-layer overlap in each segment of the extracted F-layer image, and extracting the E-layer image.

상기 단계(c1) 내지 (c3)는, 각각의 세그먼트가 유의미한 신호 세기를 가졌는지 확인하고, 무의미한 신호는 제거하고, 정렬함으로써 세그먼트를 조정하는 단계이다. 이에 대해, 이하 도 6을 참고하여 구체적으로 설명한다.Steps (c1) to (c3) are steps of adjusting the segments by checking whether each segment has a significant signal strength, removing meaningless signals, and aligning the segments. This will be described in detail below with reference to FIG. 6 .

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 단계(c1)은, (c1-1) 각 세그먼트의 평균 신호 세기를 계산하는 평균 신호 세기 계산 단계(S311), (c1-2) N시그마 평균 신호 세기를 계산하는 N시그마 평균 신호 세기 계산 단계(S312), (c1-3) 세그먼트의 최대 신호 세기를 계산하는 최대 신호 세기 계산 단계(S313), 및 (c1-4) 세그먼트의 크기를 계산하는 세그먼트 크기 계산 단계(S314)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 단계(c1-1) 내지 (c1-4)는 순서에 제한을 받지 않을 수 있다.First, as shown in FIG. 6 , the steps (c1) include (c1-1) calculating the average signal strength of each segment (S311), (c1-2) N-sigma average signal strength N-sigma average signal strength calculation step (S312) for calculating , (c1-3) maximum signal strength calculation step for calculating the maximum signal strength of the segment (S313), and (c1-4) segment size for calculating the segment size It may include a calculation step (S314). Preferably, the order of steps (c1-1) to (c1-4) may not be limited.

여기서 N시그마란, 시그마 신뢰 구간일 수 있다. 1시그마는 68%, 2시그마는 90%, 3시그마는 99%, 시그마 값을 취해서 평균 신호 세기에 대한 범위를 주는 것이다. 여기서 N은 자연수이다. N은 각 이미지마다 최적의 값을 도출할 수 있는 수를 임의로 선택하는 것일 수 있다.Here, N sigma may be a sigma confidence interval. 1 sigma is 68%, 2 sigma is 90%, 3 sigma is 99%, and the average signal strength is given by taking the sigma value. where N is a natural number. N may be arbitrarily selecting a number from which an optimal value can be derived for each image.

상기 단계(c2)은, 상기 단계(c1)에서 계산한 신호 세기에 기초하여, 유의미하지 않은, 무의미한 신호 세기를 가진 세그먼트를 제거하는 단계이다. 이에대해서 도 7을 참고하여 구체적으로 설명하겠다.The step (c2) is a step of removing insignificant segments having insignificant signal strength based on the signal strength calculated in the step (c1). This will be described in detail with reference to FIG. 7 .

상기 단계(c2)는, 도 7에 도시된 바와 같이, (c2-1) 각각의 세그먼트의 크기가 소정의 값 이하인 세그먼트를 제거하는 제 1 세그먼트 제거 단계(S321); (c2-2) 각각의 세그먼트의 최대 신호 세기가 소정의 값 이하인 세그먼트를 제거하는 제 2 세그먼트 제거 단계(S322); 및 (c2-3) 각각의 세그먼트의 평균 신호 세기 또는 N 시그마 평균 신호 세기가 소정의 값 이하인 세그먼트를 제거하는 제 3 세그먼트 제거 단계(S323);를 포함할 수 있다.The step (c2) includes, as shown in FIG. 7 , (c2-1) a first segment removal step (S321) of removing segments having a size of each segment equal to or less than a predetermined value; (c2-2) a second segment removal step (S322) of removing a segment having a maximum signal strength of each segment equal to or less than a predetermined value; and (c2-3) a third segment removal step (S323) of removing a segment having an average signal strength or N sigma average signal strength of each segment equal to or less than a predetermined value.

바람직하게, 상기 단계(c2-1) 내지 (c2-3)은 순서에 제한받지 않는 것일 수 있다. 또한, 상기 단계(c2-1)에서 세그먼트의 크있다. 또한, 상기 단계(c2-2)에서 상기 소정의 값은 10dB일 수 있다. 경험적으로, 세그먼트의 최대 신호 세기가 10dB이하인 세그먼트는 무의미한 신호로 이루어진 세그먼트로 간주하여 제거하고, 제거된 세그먼트에 포함되었던 포인트들은 주변의 세그먼트로 병합되는 것일 수 있다. 또한, 상기 단계(c2-3)에서, 상기 소정의 값은 7.5dB일 수 있다. 경험적으로, 평균 신호 세기 또는 N 시그마 평균 신호 세기가 7.5dB이하인 세그먼트는 무의미한 신호로 이루어진 세그먼트로 간주하여 제거하고, 제거된 세그먼트에 포함되었던 포인트들은 주변의 세그먼트로 병합되는 것일 수 있다. Preferably, the steps (c2-1) to (c2-3) may not be limited in order. Also, the segment size in step (c2-1) above. Also, in step (c2-2), the predetermined value may be 10 dB. Experientially, a segment having a maximum signal strength of 10 dB or less is regarded as a segment consisting of a meaningless signal and removed, and points included in the removed segment may be merged into a neighboring segment. Also, in step (c2-3), the predetermined value may be 7.5 dB. Empirically, a segment having an average signal strength or N sigma average signal strength of 7.5 dB or less is regarded as a segment consisting of a meaningless signal and removed, and points included in the removed segment may be merged into a neighboring segment.

더하여, 상기 평균 신호 세기 또는 N 시그마 평균 신호 세기 중 선택된 하나만 계산하고, 선택된 하나를 기준으로 세그먼트를 제거할 수 있다.In addition, only one selected from the average signal strength or the N sigma average signal strength may be calculated, and a segment may be removed based on the selected one.

한편, 상기 단계(c3)는, 상기 단계(c1)에서 계산한 평균 신호 세기의 크기 또는 N시그마 평균 신호 세기 순으로 각각의 세그먼트를 정렬할 수 있다.Meanwhile, in the step (c3), each segment may be arranged in the order of the magnitude of the average signal intensity calculated in the step (c1) or the N-sigma average signal intensity.

상기 단계(c4)는, 각각의 세그먼트 중에서 평균 신호 세기가 가장 큰 세그먼트를 F층으로 간주할 수 있다.In step (c4), the segment having the largest average signal strength among each segment may be regarded as the F layer.

한편, 상기 단계(c4)에서 추출한 F층 이미지에서, E층 이미지와 중첩된 영역이 존재할 수 있다. 이러한 중첩된 영역은 분리하여 생성하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따르면 F층 이미지에서, E층 이미지와 중첩된 영역을 분리하는 방법이 개시된다. 이에 대하여 이하 도 8을 참고하여 구체적으로 설명한다.Meanwhile, in the F-layer image extracted in step (c4), a region overlapping the E-layer image may exist. It is preferable to create these overlapping regions separately. Accordingly, according to the present invention, a method for separating a region overlapping an E-layer image in an F-layer image is disclosed. This will be described in detail with reference to FIG. 8 below.

상기 단계(c5)는, 도 8에 도시된 바와 같이, (c5-1) 상기 단계(c4)에서 추출한 F층 이미지에서 각각의 세그먼트의 고도에 대한 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성 단계, (c5-2) 상기 단계(c5-1)에서 생성한 상기 히스토그램에서 고도에 대한 히스토그램의 포인트의 개수가 소정의 값 이하를 갖는 세그먼트의 고도를 밸리(valley)로 판단하는 밸리 판단 단계, 및 (c5-3) 상기 단계(c5-2)에서 판단한 밸리의 존재 여부에 따라, E층 이미지를 분리하여 생성하는 E층 분리 생성 단계를 포함할 수 있다.The step (c5) is, as shown in FIG. 8, (c5-1) a histogram generation step of generating a histogram for the elevation of each segment in the F-layer image extracted in the step (c4), (c5-2) ) in the histogram generated in step (c5-1), a valley determination step of determining the altitude of a segment having a number of points in the histogram with respect to an altitude equal to or less than a predetermined value as a valley, and (c5-3) According to the existence of the valley determined in the step (c5-2), the E-layer separation generation step of separating and generating the E-layer image may be included.

바람직하게, 상기 단계(c5-1)에서, 고도에 대한 각각의 세그먼트의 포인트의 개수로 히스토그램을 생성하는 것일 수 있다. 또한, 상기 단계(c5-2)에서, 소정의 값은 40개일 수 있다. 즉, 고도에 대한 히스토그램의 포인트의 개수가 40개 이하인 작은 크기의 세그먼트를 밸리로 판단하고, 밸리가 여러 개일 경우, 가장 작은 크기의 세그먼트를 밸리로 판단할 수 있다. 또한, 고도에 대한 히스토그램의 포인트가 40개 이하인 고도 중에서 최대 파워 고도(Maximum Power Height)보다 낮으면서 가장 적은 개수의 포인트를 가진 고도를 밸리로 판단한다. 즉, 세그먼트에서 밸리란 이미지의 변화가 급격한 것을 의미하며, 이미지의 변화가 급격한 부분은 F층 신호와 E층 신호가 중첩되어진 것을 의미할 수 있다. 따라서, 밸리가 존재할 경우 F층 이미지와 E층 이미지를 분리하는 것이 바람직하다. 이에 대해서 이하 설명한다.Preferably, in the step (c5-1), the histogram may be generated with the number of points of each segment with respect to the elevation. Also, in the step (c5-2), the predetermined value may be 40. That is, a segment having a small size in which the number of points of the histogram for altitude is 40 or less may be determined as a valley, and when there are several valleys, the segment having the smallest size may be determined as a valley. In addition, the altitude having the lowest number of points while lower than the maximum power height among the altitudes having 40 or less points of the histogram for the altitude is determined as a valley. That is, in the segment, a valley means an abrupt change in the image, and a portion where the image change is abrupt may mean that the F-layer signal and the E-layer signal are superimposed. Therefore, it is preferable to separate the F-layer image and the E-layer image when there is a valley. This will be described below.

상기 단계(c5-3)는, 상기 단계(c5-2)에서 밸리가 존재한다고 판단한 경우, 밸리로 판단된 세그먼트의 고도 값을 기준으로 고도 값이 높은 세그먼트를 F층으로 간주하고, 고도 값이 상대적으로 낮은 세그먼트를 E층 이미지로 분리하여 생성하고, 밸리가 존재하지 않는다고 판단한 경우, F층에 해당하는 세그먼트보다 고도가 낮으면서 가장 가까운 세그먼트를 E층 이미지로 분리하여 생성할 수 있다.In step (c5-3), when it is determined that a valley exists in step (c5-2), a segment having a high elevation value is regarded as an F floor based on the elevation value of the segment determined as a valley, and the elevation value is A relatively low segment is generated by separating the E-layer image, and when it is determined that there is no valley, the segment corresponding to the F-layer is lower in height and closest to the E-layer image by separating it and generated.

이러한 구성으로, E층 및 F층 에 해당하는 세그먼트가 중첩된 경우에도 E층 및 F층 이미지를 신뢰성있게 분리하여 생성할 수 있다.With this configuration, even when the segments corresponding to the E and F layers are overlapped, the E-layer and F-layer images can be reliably separated and generated.

상기 단계(d)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 단계(d)는, (d1) 상기 F층 이미지에서 각 세그먼트의 평균 신호 세기가 주변 값보다 높은 값을 갖는 포인트만 추출하는 방정식의 근 추출 단계, 도면상에는 도시되어 있지 않으나, (d1-1) 상기 세그먼트를 구성하는 포인트들의 기 설정된 범위에 따라, 포인트에 가중치를 부여하는 가중치 부여 단계, 및 (d2) 상기 단계(d1-1)에서 가중치를 부여받은 상기 포인트들을 근으로 하는 N차 방정식을 산출하는 다항식 모델링 단계를 포함할 수 있다.The step (d) is, as shown in FIG. 9, the step (d) is (d1) of the equation of extracting only the points having the average signal intensity of each segment higher than the surrounding value in the F-layer image. The root extraction step, although not shown in the drawing, (d1-1) a weighting step of assigning weights to the points according to a preset range of points constituting the segment, and (d2) the step (d1-1) It may include a polynomial modeling step of calculating an Nth-order equation based on the weighted points in .

한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 전리권 사입사 신호를 수신하여 분석하기 위하여 신뢰성있는 F층과 E층의 신호를 추출하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적인 바, 전리권 사입사 신호를 분석하기 위해서 결국 F층 이미지를 신뢰성 있게 추출하는 것이 가장 중요하다. 이때, F층 이미지는 통상 포물선 모양인데, 포물선의 꼭짓점 주위의 영역, 즉 가장 굴곡진 영역이 신호 추출 이후 연구에서 중요한 파라미터가 된다. 따라서, 상기 단계(d1-1)에서, 전리권 사입사 신호의 용이한 분석을 위하여 일부 영역, 바람직하게 가장 굴곡진 영역을 확대하여 해석할 수 있도록, 굴곡진 영역에는 덜 굴곡진 영역보다 큰 가중치를 부여할 수 있다. 이때, 가중치의 크기는 VIPIR로부터 수신한 전리권 이미지 정보에 따라 사용자가 임의로 가변할 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 14, it is an object of the present invention to provide a reliable method for extracting signals of the F-layer and E-layer in order to receive and analyze the ionospheric incident signal. In the end, it is most important to reliably extract the F-layer image. At this time, the F-layer image is usually in the shape of a parabola, and the area around the vertex of the parabola, that is, the most curved area, becomes an important parameter in the study after signal extraction. Therefore, in step (d1-1), a greater weight is given to the curved region than the less curved region so that a partial region, preferably the most curved region, can be enlarged and analyzed for easy analysis of the ionospheric oblique incident signal. can be given In this case, the size of the weight may be arbitrarily changed by the user according to the patent image information received from VIPIR.

또한, 바람직하게 상기 단계(d)는, 회귀 분석(Regression)하여 N차 방정식으로 근사하는 방식을 수행할 수 있다. 여기서 N은 자연수이다.Also, preferably, in the step (d), a method of approximating to an Nth-order equation by regression may be performed. where N is a natural number.

상기 단계(d2)는, F층 신호에 해당하는 적어도 3개의 고도를 근으로 하는 수식 1로 모델링할 수 있다. 바람직하게, 하기 수식 1과 같이 2차 방정식으로 모델링할 수 있다.The step (d2) may be modeled by Equation 1 based on at least three elevations corresponding to the F-layer signal. Preferably, it can be modeled as a quadratic equation as shown in Equation 1 below.

수식 1 : y = ax2 + bx + c (y = 주파수 , x = 고도)Equation 1: y = ax 2 + bx + c (y = frequency, x = altitude)

여기서, 수식 1로 모델링하는 근과 근의 개수는 사용자가 임의로 설정할 수 있으며, 또는 F층 신호에 해당하는 포인트 중 신호의 세기가 큰 순서로 적어도 3개의 포인트를 설정할 수 있다. 바람직하게, 덜굴곡진 부분에 비해 굴곡진 부분에서 더 많은 포인트를 근으로 설정할 수 있다.Here, the root and the number of roots modeled by Equation 1 may be arbitrarily set by the user, or at least three points may be set in order of increasing signal strength among points corresponding to the F-layer signal. Preferably, more points can be set as roots in the curved portion than in the less curved portion.

상기 단계(d)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 단계(d2) 이후에, (d3) E층 이미지에서 E층 신호에 해당하는 적어도 2개의 E층의 고도를 수식 2로 모델링하는 E층 방정식의 근을 추출하는 단계를 더 포함하고, 상기 단계(d3)는, E층 이미지에서 최대 신호 세기를 갖는 세그먼트에 해당하는 고도를 E층의 고도로 설정할 수 있다.In the step (d), as shown in FIG. 9, after the step (d2), (d3) E modeling the elevations of at least two E layers corresponding to the E layer signals in the E layer image with Equation 2 The method may further include extracting the root of the layer equation, wherein step (d3) may set the elevation corresponding to the segment having the maximum signal intensity in the layer E image as the elevation of the layer E.

수식 2 : x = b (x = 고도) Equation 2: x = b (x = altitude)

도 14-(a)에는 단계(d)를 통한 트레이싱 전 상기 단계(c)에서 추출한 F층 이미지를 도시하고 있으며, 도 14-(b)에는 단계(d)를 통한 트레이싱 후 수식 1(2차 방정식)에 매칭한 F층 신호가 도시되어 있다.14-(a) shows the F-layer image extracted in step (c) before tracing through step (d), and in FIG. 14-(b), Equation 1 (secondary) after tracing through step (d) The F-layer signal matching the equation) is shown.

이러한 구성으로, 전리권 사입사 신호를 보다 명확하게 추출하고, 이를 방정식에 매칭하여 전리권 분석에 필요한 파라미터를 도출할 수 있다.With this configuration, it is possible to more clearly extract the ionospheric incident signal and match it to the equation to derive the parameters required for the ionosphere analysis.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

S100 : 노이즈 제거 단계
S200 : 세그멘테이션 단계
S300 : 전리층 추출 단계
S400 : 트레이싱 단계
S50 : VIPIR로부터 전리권 이미지 정보를 수신하는 단계
S110 : 수신불가영역 제거 단계
S120 : 기기 노이즈 제거 단계
S130 : 저출력 신호 제거 단계
S140 : 점잡음 제거 단계
S150 : 수직 노이즈 제거 단계
S210 : 1차 세그멘테이션 단계
S220 : 인접성 도출 단계
S230 : 2차 세그멘테이션 단계
S250 : 프루닝 단계
S160 : 마스킹 단계
S310 : 세그먼트 계산 단계
S320 : 세그먼트 조정 단계
S330 : 세그먼트 정렬 단계
S340 : F층 추출 단계
S350 : E층 추출 단계
S311 : 평균 신호 세기 계산 단계
S312 : N시그마 평균 신호 세기 계산 단계
S313 : 최대 신호 세기 계산 단계
S314 : 세그먼트 크기 계산 단계
S321 : 제 1 세그먼트 제거 단계
S322 : 제 2 세그먼트 제거 단계
S323 : 제 3 세그먼트 제거 단계
S351 : 히스토그램 생성 단계
S352 : 밸리 판단 단계
S353 : E층 분리 생성 단계
S410 : 방정식의 근 추출 단계
S420 : 다항식 모델링 단계
S430 : E층 방정식의 근 추출 단계
S100: Noise Removal Step
S200: Segmentation step
S300: Ionospheric extraction step
S400: Tracing Step
S50: receiving the patent image information from VIPIR
S110: Receiving area removal step
S120: Device noise removal step
S130: Low output signal removal step
S140: point noise removal step
S150: Vertical Noise Removal Step
S210: 1st segmentation step
S220: adjacency derivation step
S230: 2nd segmentation step
S250 : Pruning step
S160: masking step
S310: segment calculation step
S320: Segment Adjustment Step
S330: Segment alignment step
S340: F layer extraction step
S350: E-layer extraction step
S311: Average signal strength calculation step
S312: N sigma average signal strength calculation step
S313: Maximum signal strength calculation step
S314: Segment size calculation step
S321: first segment removal step
S322: second segment removal step
S323: Third segment removal step
S351: Histogram generation step
S352: Valley judgment stage
S353: E-layer separation generation step
S410: Root extraction step of the equation
S420: polynomial modeling step
S430: Root extraction step of E-layer equation

Claims (15)

전리권 이미지 정보로부터 전리권의 특정 레이어 구조 추출 방법에 있어서,
프로세서가,
(a) 주파수 및 고도에 따른 전리권 이미지로부터, 이미지 프로세싱을 이용하여 노이즈를 제거하여 노이즈 감쇄 이미지를 생성하는 노이즈 제거(Noise Reduction) 단계;
(b) 노이즈 감쇄 이미지에서 인접한 포인트의 그룹화를 통해 적어도 하나의 개체로 세그먼트가 분할된 세그먼트 이미지를 생성하는 세그멘테이션(Segmentaion) 단계;
(c) 상기 세그먼트 이미지에서 전리권의 F층 및 E층 이미지를 각각 추출하여 F층 이미지 및 E층 이미지를 분리생성하는 전리층 추출 단계(Extracting); 및
(d) 상기 F층 이미지에서 F층 구조에 해당하는 N차 방정식을 산출하는 트레이싱(Tracing) 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
In the method of extracting the specific layer structure of the ionosphere from the ionosphere image information,
processor,
(a) removing noise from the ionosphere image according to frequency and altitude using image processing to generate a noise reduction image;
(b) a segmentation step of generating a segment image in which segments are divided into at least one object through grouping of adjacent points in the noise reduction image;
(c) extracting the F-layer and E-layer images of the ionosphere from the segment image, respectively, and separately generating the F-layer image and the E-layer image (Extracting); and
(d) a tracing step of calculating an Nth-order equation corresponding to the F-layer structure in the F-layer image;
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 단계(a)는,
(a1) 전리권 이미지에서 소정의 영역을 제거한 제 1 이미지를 생성하는 수신불가영역 제거 단계;
(a2) 상기 제 1 이미지에서 기설정된 소정 특징의 노이즈를 제거하여 제 2 이미지를 생성하는 기기 노이즈 제거 단계;
(a3) 상기 제 2 이미지에서 출력이 소정 이하인 포인트의 신호를 제거하여 제 3 이미지를 생성하는 저출력 신호 제거 단계;
(a4) 상기 제 3 이미지에서 점잡음을 제거하여 제 4 이미지를 생성하는 점잡음 제거 단계; 및
(a5) 상기 제 4 이미지에서 수직 노이즈를 제거하여 노이즈 감쇄 이미지를 생성하는 수직 노이즈 제거 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
The method of claim 1,
The step (a) is,
(a1) an unreceivable area removal step of generating a first image in which a predetermined area is removed from the ionospheric image;
(a2) a device noise removal step of generating a second image by removing noise of a predetermined characteristic from the first image;
(a3) a low-output signal removing step of generating a third image by removing a signal of a point having an output equal to or less than a predetermined value in the second image;
(a4) removing the point noise from the third image to generate a fourth image; and
(a5) a vertical noise removal step of removing vertical noise from the fourth image to generate a noise-reduced image;
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 단계(a)는,
소정의 영역을 제거한 이미지를 생성하는 단계;
기설정된 소정 특징의 노이즈가 제거된 이미지를 생성하는 단계;
출력이 소정 이하인 포인트의 신호를 제거한 이미지를 생성하는 단계;
점잡음을 제거한 이미지를 생성하는 단계; 및
수직 노이즈를 제거한 이미지를 생성하는 단계; 중 적어도 하나의 단계를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
The method of claim 1,
The step (a) is,
generating an image from which a predetermined area is removed;
generating an image from which noise of a predetermined characteristic has been removed;
generating an image from which a signal of a point having an output equal to or less than a predetermined value is removed;
generating an image from which point noise is removed; and
generating an image from which vertical noise has been removed; comprising at least one step of
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 단계(b)는,
(b1) 상기 노이즈 감쇄 이미지를 구성하는 포인트들을 소정의 크기로 그룹화하여 적어도 하나의 개체의 세그먼트로 분할하는 1차 세그멘테이션 단계;
(b2) 상기 단계(b1)에서 분할한 세그먼트간 인접성을 도출하는 인접성 도출 단계; 및
(b3) 도출한 상기 인접성에 기초하여 상기 복수개의 세그먼트의 그룹을 조정하여 인접한 세그먼트를 병합하고 세그먼트 이미지를 생성하는 2차 세그멘테이션 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
The method of claim 1,
The step (b) is,
(b1) a first segmentation step of grouping the points constituting the noise reduction image to a predetermined size and dividing it into segments of at least one object;
(b2) an adjacency deriving step of deriving adjacency between the segments divided in step (b1); and
(b3) a secondary segmentation step of merging adjacent segments and generating a segment image by adjusting the group of the plurality of segments based on the derived adjacency;
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 단계(a) 및 단계(b) 사이에,
노이즈 감쇄 이미지로부터 유효 전리권 신호 패턴이 형성된 마스크를 적용하는 마스킹 단계;를 포함하고,
상기 단계(b) 및 단계(c) 사이에,
세그먼트를 구성하는 포인트의 각각의 신호 세기가 소정 값보다 낮은 값을 제거하는 프루닝 단계; 를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
The method of claim 1,
Between step (a) and step (b),
A masking step of applying a mask in which an effective ionospheric signal pattern is formed from the noise reduction image;
Between step (b) and step (c),
A pruning step of removing a value lower than a predetermined value of each signal strength of the points constituting the segment; containing
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 단계(c)는,
(c1) 각각의 세그먼트의 신호 세기를 계산하는 세그먼트 계산 단계;
(c2) 상기 단계(c1)에서 계산한 신호 세기에 기초하여, 각각의 세그먼트의 신호 세기가 소정 이하인 세그먼트를 노이즈로 간주하여 제거하는 세그먼트 조정 단계;
(c3) 상기 단계(c1)에서 계산한 신호 세기의 크기 순으로 각각의 세그먼트를 정렬하는 세그먼트 정렬 단계;
(c4) 상기 단계(c3)에서 정렬한 세그먼트 순서에 기초하여 F층 이미지를 추출하는 F층 추출 단계;
(c5) 상기 단계(c4)에서 추출한 F층 이미지의 각각의 세그먼트에서 F층와 E층의 중첩 여부를 판별하고, E층 이미지를 추출하는 E층 추출 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
The method of claim 1,
The step (c) is,
(c1) a segment calculation step of calculating the signal strength of each segment;
(c2) a segment adjustment step of removing a segment having a signal strength of each segment equal to or less than a predetermined value as noise based on the signal strength calculated in step (c1);
(c3) a segment sorting step of arranging each segment in the order of magnitude of the signal strength calculated in step (c1);
(c4) an F-layer extraction step of extracting an F-layer image based on the sequence of segments arranged in step (c3);
(c5) in each segment of the F-layer image extracted in step (c4), determining whether the F-layer and the E-layer overlap or not, and extracting the E-layer image
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 6 항에 있어서,
상기 단계(c1)은,
(c1-1) 각 세그먼트의 평균 신호 세기를 계산하는 평균 신호 세기 계산 단계;
(c1-2) N시그마 평균 신호 세기를 계산하는 N시그마 평균 신호 세기 계산 단계;
(c1-3) 세그먼트의 최대 신호 세기를 계산하는 최대 신호 세기 계산 단계; 및
(c1-4) 세그먼트의 크기를 계산하는 세그먼트 크기 계산 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
7. The method of claim 6,
The step (c1) is,
(c1-1) an average signal strength calculation step of calculating an average signal strength of each segment;
(c1-2) an N-sigma average signal strength calculation step of calculating an N-sigma average signal strength;
(c1-3) a maximum signal strength calculation step of calculating the maximum signal strength of the segment; and
(c1-4) a segment size calculation step of calculating the size of the segment;
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 6 항에 있어서,
상기 단계(c2)는,
(c2-1) 각각의 세그먼트의 크기가 소정의 값 이하인 세그먼트를 제거하는 제 1 세그먼트 제거 단계; 및
(c2-2) 각각의 세그먼트의 최대 신호 세기가 소정의 값 이하인 세그먼트를 제거하는 제 2 세그먼트 제거 단계; 및
(c2-3) 각각의 세그먼트의 평균 신호 세기 또는 N 시그마 평균신호세기가 소정의 값 이하인 세그먼트를 제거하는 제 3 세그먼트 제거 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
7. The method of claim 6,
The step (c2) is,
(c2-1) a first segment removal step of removing segments whose size is less than or equal to a predetermined value; and
(c2-2) a second segment removal step of removing a segment having a maximum signal strength of each segment equal to or less than a predetermined value; and
(c2-3) a third segment removal step of removing a segment having an average signal strength or N sigma average signal strength of each segment equal to or less than a predetermined value;
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 6 항에 있어서,
상기 단계(c4)는,
각각의 세그먼트 중에서 평균 신호 세기가 가장 큰 세그먼트를 F층으로 간주하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
7. The method of claim 6,
The step (c4) is,
Considering the segment with the largest average signal strength among each segment as the F-layer
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 6 항에 있어서,
상기 단계(c5)는,
(c5-1) 상기 단계(c4)에서 추출한 F층 이미지에서 각각의 세그먼트의 고도에 대한 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성 단계;
(c5-2) 상기 단계(c5-1)에서 생성한 상기 히스토그램에서 고도에 대한 히스토그램의 포인트의 개수가 소정의 값 이하를 갖는 세그먼트의 고도를 밸리(valley)로 판단하는 밸리 판단 단계; 및
(c5-3) 상기 단계(c5-2)에서 판단한 밸리의 존재 여부에 따라, E층 이미지를 분리하여 생성하는 E층 분리 생성 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
7. The method of claim 6,
The step (c5) is,
(c5-1) a histogram generating step of generating a histogram for the elevation of each segment in the F-layer image extracted in step (c4);
(c5-2) in the histogram generated in step (c5-1), a valley determination step of determining an altitude of a segment in which the number of points in the histogram with respect to altitude is less than or equal to a predetermined value as a valley; and
(c5-3) according to the existence of the valley determined in the step (c5-2), the E-layer separation generation step of separating and generating the E-layer image;
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 10 항에 있어서,
상기 단계(c5-3)는,
상기 단계(c5-2)에서 밸리가 존재한다고 판단한 경우, 밸리로 판단된 세그먼트의 고도 값을 기준으로 고도 값이 높은 세그먼트를 F층으로 간주하고, 고도 값이 상대적으로 낮은 세그먼트를 E층 이미지로 분리하여 생성하고,
밸리가 존재하지 않는다고 판단한 경우, F층에 해당하는 세그먼트보다 고도가 낮으면서 가장 가까운 세그먼트를 E층 이미지로 분리하여 생성하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
11. The method of claim 10,
The step (c5-3) is,
When it is determined in step (c5-2) that a valley exists, a segment with a high elevation value is regarded as an F layer based on the elevation value of the segment determined as a valley, and a segment with a relatively low elevation value is regarded as an E layer image. separate and create
When it is judged that there is no valley, the segment corresponding to the F-layer is lower than the segment corresponding to the F-layer and the closest segment is separated and created as an E-layer image.
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 단계(d)는,
(d1) 상기 F층 이미지에서 각 세그먼트의 평균 신호 세기가 주변 값보다 높은 값을 갖는 포인트만 추출하는, 방정식의 근 추출 단계; 및
(d2) 상기 단계(d1)에서 상기 포인트들을 근으로 하는 N차 방정식을 산출하는 다항식 모델링 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
The method of claim 1,
The step (d) is,
(d1) extracting the root of the equation from the F-layer image, extracting only the points having the average signal intensity of each segment higher than the surrounding value; and
(d2) a polynomial modeling step of calculating an Nth-order equation based on the points in step (d1);
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
제 12 항에 있어서,
상기 단계(d2)는,
F층 신호에 해당하는 포인트들을 근으로 하는 수식 1로 모델링하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
수식 1 : y = ax2 + bx + c (y = 주파수, x = 고도)
13. The method of claim 12,
The step (d2) is,
Modeling with Equation 1 based on the points corresponding to the F-layer signal
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
Formula 1: y = ax 2 + bx + c (y = frequency, x = altitude)
제 12 항에 있어서,
상기 단계(d)는, 상기 단계(d2) 이후에,
(d3) E층 이미지에서 E층의 고도를 수식 2로 모델링하는 E층 모델링 단계;를 더 포함하고,
상기 단계(d3)는, E층 이미지에서 최대 신호 세기를 갖는 세그먼트에 해당하는 고도를 E층의 고도로 설정하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
수식 2 : x = b (x = 고도)
13. The method of claim 12,
The step (d) is, after the step (d2),
(d3) E-layer modeling step of modeling the elevation of E-layer in Equation 2 in the E-layer image; further comprising,
The step (d3) is to set the altitude corresponding to the segment having the maximum signal strength in the E-layer image as the E-layer altitude
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
Equation 2: x = b (x = altitude)
제 1 항에 있어서,
상기 단계(a) 이전에,
상기 프로세서는,
(a0) VIPIR(Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar)로부터 전리권 이미지 정보를 수신하는 단계;를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 고해상도 전리권 사입사 신호 추출 방법.
The method of claim 1,
Prior to step (a),
The processor is
(a0) receiving the ionosphere image information from VIPIR (Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar); further comprising
High-resolution ionospheric incidence signal extraction method, characterized in that.
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