KR102095966B1 - Ｓａｒ 안테나 패턴 보상 방법 - Google Patents

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KR102095966B1 KR1020180172211A KR20180172211A KR102095966B1 KR 102095966 B1 KR102095966 B1 KR 102095966B1 KR 1020180172211 A KR1020180172211 A KR 1020180172211A KR 20180172211 A KR20180172211 A KR 20180172211A KR 102095966 B1 KR102095966 B1 KR 102095966B1
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Abstract

본 발명은 SAR 운용모드에 구분없이 적용 가능하고 정확한 안테나 패턴 보상이 이루어지는 SAR 안테나 패턴 보상 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 저비용으로, 고품질의 SAR 영상 제품을 형성할 수 있다. 특히 임의의 SAR 시스템이나, 어떠한 SAR 운용모드(stipmap, scanSAR, TOPS, staring spotlight, sliding spotlight 등)에도 적용이 가능하고, 하나의 알고리즘으로 구현되므로 개발 및 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

ＳＡＲ 안테나 패턴 보상 방법{METHOD FOR SAR ANTENNA PATTERN COMPENSATION}
본 발명은 SAR 안테나 패턴 보상 방법 및 시스템에 관한 것이다.
SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템은 하드웨어인 페이로드(payload)(탑재체-센서), 버스(Bus)(위성체) 등과 소프트웨어인 지상의 영상처리시스템으로 이루어진다. SAR 시스템의 페이로드를 이용한 관측은 주기적으로 마이크로웨이브 펄스를 지상으로 쏘고, 지상으로부터 되돌아오는 펄스를 받으면서 이루어진다. 이때 펄스를 방사하거나 받는 센서로 안테나를 사용한다. 안테나에서 신호가 송신, 수신될 때, 안테나가 바라보는 중심축 방향을 기준으로 신호가 진행하는 방향과 이루는 각도에 따라서 빔 패턴이 형성된다. 빔 패턴은 주로 안테나의 물리적 형태에 의해서 결정되는데, 구체적으로는 안테나를 구성하는 각 송수신 모듈(Transmitter/Receiver Module)(이하 T/R 모듈)의 출력 신호의 크기와 위상에 의해서 T/R 모듈들이 각각 형성하는 빔들이 서로 간섭하면서 형성된다.
SAR 시스템은 위성체의 진행 방향과 대략 직교하는 방향으로 안테나를 향하게 하여 측방 감시(side-looking)로 관측한다. 위성이 날아가는 방향을 아지머스(azimuth) 또는 얼롱트랙(along track)이라 하고, 안테나가 지향하는 방향을 레인지(range) 또는 크로스트랙(cross track) 이라고 한다.
사실 SAR 안테나의 빔 패턴은 전 방향으로 형성되어 어느 방향이던지 송신, 수신 신호에 적용되지만, 빔 패턴 중에서 세기가 큰 부분이 주로 원시데이터와 처리 영상에 영향을 미친다. 그 부분은 빔 패턴의 중심으로부터 신호의 세기가 3-dB 이상인 방사각 범위 이내가 해당된다.
이 부분이 지상에 닿는 2차원적인 타원체 영역을 풋프린트(foot print)라고 부른다. 풋프린트 영역을 이용하여 지상의 물체들을 관측하여, 위성 영상 씬(scene)에 대한 원시데이터를 획득한다.
씬 상에 있는 모든 물체들을 하나 하나의 점들의 집합으로 보면, 그 각 점들은 SAR 관측 동안에 서로 다른 안테나 패턴의 영향을 받는다. 각 점은 풋프린트 내에 있는 동안에 변화하는 안테나 패턴의 영향을 받게 되며, 이러한 양상은 씬 내의 서로 다른 점마다 다르다.
도 1은 SAR 안테나 패턴 보상 전후를 나타낸 위성 영상 사진이다.
영상을 구성하는 각 점들에 대한 원시데이터 신호들 상에 존재하는 서로 다른 안테나 패턴의 영향을 제거 해주어야 정확한 밝기 값 정보를 갖는 영상 제품을 형성할 수 있다.
SAR 센서는 마이크로파 신호를 매개로 이용하여 물체에 대한 정보를 얻는 장치이며, 따라서 획득한 정보 데이터는 마이크로파에 반응하는 물체의 고유한 물리적 특성을 담고 있으며, 이는 영상 제품 상의 각 픽셀의 위상과 밝기 값으로 획득된다. 따라서, 사용한 마이크로파에 대한 물체의 고유한 물리적 특성을 얻을 수 있는 고 품질의 SAR 영상 제품을 생성하기 위해서는 데이터 처리 시, 정확한 안테나 패턴 보상을 수행해야 한다.
종래의 기술은 일차원 상에서, 레인지 방향의 엘리베이션 안테나 패턴(elevation antenna pattern) 정보를 구하여 보상하는데 그쳐서, SAR 시스템의 요 스티어링(yaw steering)에 의해서, 관측시간 동안 아지머스 방향으로 변화하는 엘리베이션 안테나 패턴 정보를 반영하지 못하게 된다. 그리고 이러한 오차는 아지머스 방향의 안테나 패턴 오차를 야기하여, SAR 영상의 품질을 저하시키고, 복사량(radiometry) 정확도를 다소 낮아지게 하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 기술적 과제는 SAR 운용모드에 구분없이 적용 가능하고 정확한 안테나 패턴 보상이 이루어지는 SAR 안테나 패턴 보상 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 방법은, SAR 원시데이터와 상기 SAR 원시데이터를 획득하는 과정에서의 SAR 안테나 패턴 정보를 입력받는 단계, 상기 SAR 안테나 패턴 정보로부터 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)을 구하는 단계, 상기 SAR 안테나 패턴 정보로부터 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 컷(Normalized Elevation Antenna Pattern Cut)(APNormalized _Elevation)을 설정하는 단계, 전기적 아지머스 조향이 없었으면, 상기 SAR 안테나 패턴 정보로부터 정규화된 아지머스 안테나 패턴 컷(APNormalized _Azimuth)을 설정하는 단계, 풋프린트(footprint) 내의 샘플 목표점(Target#m#l)(여기서, m=1,2,…, M이고, l=1,2,…,L임)을 씬 영역(scene area) 상에 균등하게 위치하도록 복수 개 설정하는 단계, 상기 복수 개 설정된 각 샘플 목표점(Target#m#l)에 대해서 최근접 거리에서 아지머스 시간(t a0 #m#l ), 지연 시간(t e0 #m#l ) 및 해당 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )을 계산하는 단계, 상기 각 샘플 목표점(Target#m#l)에 대해 계산된 아지머스 시간(t a0 #m#l ) 및 지연 시간(t e0 #m#l )에 대해 해당 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )을 피팅하여 제1 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Elevation)를 구하는 단계, 상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 각각에 대해 드웰 시간(dwell time) 동안, 도플러 주파수(f a#m#l#k ), 정규화된 아지머스 안테나 패턴 값(AP Normalized _Azimuth#m#l#k ) 및, 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized_Elevation #m#l#k )을 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )으로 나눈 값(AP Normalized_Elevation #m#l#k /AP Normalized_Elevation #m#l )을 미리 정해진 개수(k)만큼 샘플링하여 계산하는 단계, 상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 각각에 대해 k 개 샘플링된 도플러 주파수(f a#m#l#k )를 아지머스 안테나 패턴 보상을 수행하는 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(f' a #m#l#k )을 계산하는 단계, 상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 별로 도플러 주파수를 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(f' a #m#l#k )과 지연 시간(t e0#m#l )에 대해 정규화된 아지머스 안테나 패턴 값(AP Normalized _Azimuth#m#l#k )을 피팅하여 제2 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D _Normalized_Azimuth)를 구하는 단계, 그리고 상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 별로 도플러 주파수(f a#m#l#k )와 지연 시간(t e0#m#l )에 대해 값(AP Normalized _Elevation #m#l#k /AP Normalized _Elevation #m#l )을 피팅하여 제3 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D _Normalized_Elevation_Ratio_Vary_ InAzimuth)를 구하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 전기적 아지머스 조향이 있었으면, 상기 SAR 원시데이터를 관측하는 동안 이루어진 각각의 전기적 아지머스 조향에 대응하는 복수 개의 아지머스 조향된 안테나 패턴(APAzimuth _Steer_#n)을 설정하고, 상기 각 아지머스 조향된 안테나 패턴(APAzimuth_Steer_#n)의 최대값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n)을 구하며, 상기 각 아지머스 조향된 안테나 패턴의 최대값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n)을 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)으로 나눈 값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n/APmaximum)을 구하고, 상기 각 아지머스 조향된 안테나 패턴에 대해 정규화된 아지머스 조향된 안테나 패턴 컷(APNormalized _Azimuth_Steer_#n)을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 SAR 원시데이터에 대한 레인지 프로세싱을 수행할 때, 도플러 주파수(fa)와 최근접거리 지연 시간(te0) 도메인에서 변화하는 엘리베이션 안테나 패턴 비에 대한 보상을 수행하는 단계, 상기 SAR 원시데이터에 대한 아지머스 프로세싱을 수행할 때, 도플러 주파수를 아지머스 안테나 패턴 보상을 수행하는 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(fa')과 지연 시간(te0) 도메인에서 아지머스 안테나 패턴 및 절대 안테나 이득에 대한 보상을 수행하는 단계, 그리고 상기 SAR 원시데이터에 대한 아지머스 포커싱을 통해 SAR 이미지를 형성한 후, SAR 이미지 형성 도메인에서 엘리베이션 안테나 패턴에 대한 보상을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 전기적 아지머스 조향이 있었으면, 상기 SAR 원시데이터에 대해 아지머스 조향에 의한 이득 오프셋에 대한 보상을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 아지머스 조향에 의한 이득 오프셋에 대한 보상은 상기 아지머스 조향된 안테나 패턴의 최대값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n)을 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)으로 나눈 값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n/APmaximum)의 역수를 상기 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
상기 도플러 주파수(fa)와 최근접거리 지연 시간(te0) 도메인에서 변화하는 엘리베이션 안테나 패턴 비에 대한 보상은 상기 제3 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Elevation_Ratio_Vary_InAzimuth)를 만족하는 다항식에 목표점의 도플러 주파수(fa)와 최근접거리 지연 시간(te0)을 입력할 때 구해지는 값의 역수를 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
상기 값(fa')과 지연 시간(te0) 도메인에서 아지머스 안테나 패턴에 대한 보상은 상기 제2 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D _Normalized_Azimuth)를 만족하는 다항식에 값(fa')과 최근접거리 지연 시간(te0)을 입력할 때 구해지는 값의 역수를 상기 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
상기 절대 안테나 이득에 대한 보상은 상기 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)의 역수를 상기 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
상기 엘리베이션 안테나 패턴에 대한 보상은 상기 제1 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D _Normalized_Elevation)를 만족하는 다항식에 목표점의 최근접거리에서의 아지머스 시간(ta0)과 지연시간(te0)를 입력했을 때 구해지는 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값의 역수를 SAR 영상 도메인의 해당 픽셀값에 곱하는 것에 의해 수행될 수 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 저비용으로, 고품질의 SAR 영상 제품을 형성할 수 있다. 특히 임의의 SAR 시스템이나, 어떠한 SAR 운용모드(stipmap, scanSAR, TOPS, staring spotlight, sliding spotlight 등)에도 적용이 가능하고, 하나의 알고리즘으로 구현되므로 개발 및 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 SAR 안테나 패턴 보상 전후를 나타낸 위성 영상 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 ScanSAR 모드 관측 시 SAR 원시데이터에 형성되는 아지머스 안테나 패턴을 나타낸 것이다.
도 4는 TOPS 모드 관측 시 SAR 원시데이터에 형성되는 아지머스 안테나 패턴을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 아지머스 안테나 패턴 보상 과정을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 6은 씬 영역 내에서 목표물 별로 고정된 레인지 안테나 패턴의 영향을 받는 경우에 대한 보상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 씬 영역 내에서 목표물 별로 아지머스 관측 시간에 따라서 변화하는 레인지 안테나 패턴의 영향을 받는 경우에 대한 보상을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일반적인 경우인, 도 7의 경우에 대해서 레인지 안테나 패턴을 보상하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터를 계산하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 수행 과정을 나타낸 흐름도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 장치(100)는 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)와 SAR 안테나 패턴 보상 수행부(120)를 포함한다.
본 발명에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 장치(100)는 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템의 모든 운용 모드, 즉 stripmap, scanSAR, TOPS, 그리고, sliding spotlight, staring spotlight 뿐만 아니라, 어떠한 운용 시나리오에 대해서도 일반화된 동일한 방식의 안테나 패턴 보상을 수행할 수 있다.
SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 위성 영상의 씬(Scene) 상에서 이차원적으로 균등하게 분포하는 샘플 목표점들을 DEM(Digital Elevation Model) 정보를 반영하여 설정할 수 있다. 예컨대 위성 영상 씬을 격자 단위로 분할하고, 각 격자에서 하나씩 샘플 목표점들을 설정하거나 격자점마다 샘플 목표점들을 설정하는 방식으로 샘플 목표점을 설정할 수 있다. 가령 씬을 M×L 격자(아지머스(azimuth) 방향으로 M개, 레인지(range) 방향으로 L개)로 나누고, 각 격자 또는 격자점마다 샘플 목표점들을 설정할 수 있다. DEM 정보를 반영하여 설정함으로써, 설정되는 샘플 목표점의 고도 정보도 획득할 수 있다.
SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 SAR 시스템의 운용 모드에 따른 관측 시나리오의 모델링을 통해, 각 샘플 목표점을 관측하는 동안의 레인지 지연 시간, 아지머스 주파수 샘플 정보에 대해서, 아지머스 안테나 패턴 변화 정보, 레인지 안테나 패턴 변화 정보를 각각 피팅하여 안테나 패턴 보상을 위한 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(2-D polynomial parameter)를 구할 수 있다.
SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 아지머스 안테나 패턴 보상 파라미터, 레인지 안테나 패턴 보상 파라미터, 안테나가 아지머스 방향으로 진행하는 동안에 레인지 안테나 패턴의 변화 비를 보상하는 파미터를 계산할 수 있다.
먼저 아지머스 안테나 패턴 보상 파라미터 계산 방법을 설명한다.
도 3은 ScanSAR 모드 관측 시 SAR 원시데이터에 형성되는 아지머스 안테나 패턴을 나타낸 것이고, 도 4는 TOPS 모드 관측 시 SAR 원시데이터에 형성되는 아지머스 안테나 패턴을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4의 왼쪽에 도시한 노랑색 점, 녹색 점, 빨강색 점으로 나타낸 3개의 물체(목표점)에서, 노랑색 점은 아지머스 안테나 패턴의 스캔 방향에서 앞 부분, 녹색 점은 중앙 부분, 빨강색 점은 뒷 부분에 위치한 목표점을 나타낸다. 각 목표점은 씬 상에서 위치에 따라서, 서로 다른 양상의 아지머스 안테나 패턴(azimuth antenna pattern)의 영향을 받는다.
관측 시, 안테나의 진행 방향과 수직인 축과 안테나로부터 목표점으로 향하는 직선이 이루는 각도에 따라서, 목표점에 대한 수신 신호는 아지머스 방향으로 도플러 주파수 이동(Doppler frequency shift) 특성을 가지며, 이 정보는 안테나가 이동하면서 변화한다. 즉 각 목표점은 관측 시나리오에 따라서, 특정 도플러 주파수 범위에서 변화하는 아지머스 안테나 패턴의 영향을 받는다.
도 3 및 도 4에서 오른쪽에 도시한 그림에서 보듯이, 목표점들의 신호가 아지머스 안테나 패턴의 영향으로 아지머스 방향으로 그 세기가 상대적으로 변화한다. 따라서 정상 보상 후 데이터 크기 값(도 3 및 도 4에서 오른쪽에 점선으로 나타내었음)과 차이가 있으며, SAR 데이터를 처리하는 과정에서 아지머스 안테나 패턴 보상이 필요하다.
아지머스 안테나 패턴 보상 파라미터 계산은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
씬 상의 복수의 샘플 목표점들을 설정하고, 설정된 복수의 샘플 목표점들에 대해서, 관측하는 동안의 최근접 거리에서의 레인지 지연 시간, 도플러 주파수 변화 정보, 아지머스 안테나 패턴 변화 정보를 구한다. 도플러 주파수 변화 정보를 영상 처리 시 아지머스 안테나 패턴을 보상하는 도메인의 아지머스 주파수 변화 정보로 변환한다. 모든 샘플 목표점들에 대한 최근접 거리에서 레인지 지연 시간 정보와 아지머스 주파수 변화 정보에 대해서 아지머스 안테나 패턴 변화 정보를 피팅하여 아지머스 안테나 패턴 보상 다항식 파라미터를 구한다.
도 5는 본 발명에 따른 아지머스 안테나 패턴 보상 과정을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 5를 참고하면, ①은 TOPS 모드 관측 시 씬 상에서 아지머스 방향으로 아지머스 관측 앞 부분에 놓여있는 샘플 목표점(도 3 및 도 4의 좌측에서 노란색 점), 중심 부분에 놓여있는 샘플 목표점(도 3 및 도 4의 좌측에서 녹색 점), 뒷 부분에 놓여있는 샘플 목표점(도 3 및 도 4의 좌측에서 빨강색 점) 각각이 겪게 되는 SAR 원시데이터 상의 아지머스 안테나 패턴을 나타낸 것이다. 아지머스 관측 앞 부분과 뒷 부분에서 관측되는 안테나 패턴이 아지머스 빔 조향에 의해 최대값이 감소한 것을 나타내고 있다.
②는 빔 조향에 의한 상대적인 아지머스 최대 안테나 패턴 값을 보상한 것을 나타내고 있다. ③은 SAR 원시데이터 처리 과정 중 아지머스 디로테이션(derotation) 과정을 통해 목표점들의 아지머스 신호를 모아주는 처리 후 각 샘플 목표점에 대한 아지머스 안테나 패턴을 나타낸 것이다. ④는 아지머스 주파수 도메인 상에서 아지머스 안테나 패턴 및 절대 안테나 이득을 한번에 보상한 것을 나타낸 것이다. 아지머스 주파수 도메인 상에서 아지머스 안테나 패턴을 펴는 것과, 안테나 패턴의 크기를 보상하는 것에 대응한다. 목표점의 신호의 크기가 정상보상 후 데이터 크기 값이 아지머스 방향 상에서 맞추어진 것을 확인할 수 있다.
그리고 아지머스 안테나 패턴 보상이 이루어진 후, ⑤는 아지머스 압축을 수행하기 위해 SAR 원시데이터에 아지머스 디램핑(deramping)을 수행한 결과를 나타내고, ⑥은 아지머스 압축을 수행한 것을 나타낸다.
본 발명에 따른 아지머스 안테나 패턴 보상은 위 ① 내지 ⑥의 과정에서 ②와 ④에서 이루어진다.
도플러 주파수 변화 정보로부터 영상 처리 시 아지머스 안테나 패턴을 보상하는 도메인의 아지머스 주파수 변화 정보로 변환하는 방법은 아래 수학식 1에 의해 수행될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018131726395-pat00001
여기서 fa'는 도플러 주파수(fa)를 아지머스 안테나 패턴 보상을 수행하는 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값이다.
λ는 빔을 형성하는 송신 신호의 중심주파수에 대한 파장이다.
r은 최접근거리(closest approach range)이다.
fa는 도플러 주파수(Doppler Frequency shift)이다.
veff: 효과 속도(Effective velocity)이다.
Kscl(r) =
Figure 112018131726395-pat00002
은 스케일링 도플러 레이트(scaling Doppler rate)이다.
rscl(r)은 설정한 스케일링 레인지(scaling range)이고, 만약 아지머스 스케일링을 수행하지 않는 경우라면, rscl(r) = r(최접근거리)으로 놓을 수 있다.
fdr은 도플러 레이트(Doppler rate)이다.
Krot = Krot_geometry =
Figure 112018131726395-pat00003
는 아지머스 디로테이션 도플러 레이트(azimuth derotation Doppler rate)이다.
rrot_geometry는 아지머스 안테나 패턴 조향 방향 변화에 대한 중심축의 거리이다.
ta_derotation은 아지머스 안테나 패턴 보상을 위하여 아지머스 디로테이션을 수행 시, 아지머스 디로테이션 필터의 영 위상(zero phase)에 대한 아지머스 시간이다.
아지머스 안테나 패턴 조향 방향의 변화가 없으면, rrot_geometry = 1000·rmid이고, rmid는 씬(scene) 중심에 대한 최접근거리이다.
도 6은 씬 영역 내에서 목표물 별로 고정된 레인지 안테나 패턴의 영향을 받는 경우에 대한 보상을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 예시한 것과 같이, 동일 아지머스 시간에 대해서 안테나로부터 레인지 방향으로 위치에 따라 서로 다른 양상의 레인지 안테나 패턴에 영향을 받으므로 보상이 필요하다.
레인지 안테나 패턴 보상 파라미터 계산 방법은 다음과 같다.
각 샘플 목표점들에 대해서, 빔의 아지머스 중심(azimuth center)과 만날 때의 레인지 안테나 패턴 정보를 구한다. 각 샘플 목표점들에 대해서, 영상이 형성되었을 때의 최근접거리 레인지(range) 지연 시간과, 제로 도플러 아지머스 시간(zero Doppler azimuth time) 정보를 구한다. 모든 샘플 목표점들에 대한 최근접거리 레인지 지연 시간 정보와 제로 도플러 아지머스 시간 정보에 대해서 레인지 안테나 패턴 정보를 피팅하여 레인지 안테나 패턴 보상 다항식 파라미터를 구한다.
도 7은 씬 영역 내에서 목표물 별로 아지머스 관측 시간에 따라서 변화하는 레인지 안테나 패턴의 영향을 받는 경우에 대한 보상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 예시한 것과 같이, 아지머스 관측 시간동안 안테나의 자세를 요 스티어링(yaw steering)하여 물체들을 관측함으로써 생기는 레인지 안테나 패턴의 변화로 인한 영향을 보상해주어야 한다.
안테나가 아지머스 방향으로 진행하는 동안에 레인지 안테나 패턴의 변화 비율을 보상하는 파라미터를 계산하는 방법은 아래와 같다.
각 샘플 목표점들에 대해서, 관측하는 동안의 최근접거리 레인지 지연 시간과, 도플러 주파수 변화 정보와 레인지 안테나 패턴 변화 정보를 구한다. 해당 목표점에 대해서 레인지 안테나 패턴 보상 파라미터 계산 시 구한 레인지 안테나 패턴 정보에 대한 위에서 도플러 주파수 변화 상의 레인지 안테나 패턴 변화 정보의 비율을 구한다. 모든 샘플 목표점들에 대한 최근접거리 레인지 지연 시간 정보와 도플러 주파수 변화 정보에 대해서 앞에서 구한, 안테나가 아지머스 방향으로 진행하는 동안에 변화하는 레인지 안테나 패턴의 비율 정보를 피팅하여, 안테나가 아지머스 방향으로 진행하는 동안에 변화하는 레인지 안테나 패턴을 보상하는 파라미터를 계산한다.
도 8은 일반적인 경우인, 도 7의 경우에 대해서 레인지 안테나 패턴을 보상하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, ①은 관측 동안, 각 물체의 원시데이터 신호가 영향받은 레인지 안테나 패턴을 나타낸 도면이다. ②는 아지머스 주파수(fa) 상에서 정규화된 레인지 안테나 패턴의 상대적 차이를 보상하는 과정을 나타낸다. 레인지 안테나 패턴 보상 과정을 통해 레인지 상의 데이터 크기 값이 일정한 레벨로 보상된다. ③은 정규화된 레인지 안테나 패턴의 상대적 차이를 보상한 다음 아지머스 압축을 수행한 결과를 나타내고, ④는 영상처리된 씬(scene) 데이터 상에서 레인지 안테나 패턴의 보상을 수행한 결과를 나타낸다.
그러면 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)에서 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터를 계산하는 과정에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터를 계산하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참고하면, 먼저 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 SAR 원시데이터와 SAR 안테나 패턴 정보를 입력 받는다. 그리고 SAR 안테나 패턴 정보로부터 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)을 구한다(S905). 여기서 입력으로 주어지는 안테나 패턴 값은 2-방향 파워 이득(2-way Power Gain) 값으로 단위는 dB이다. 입력 시, 다음 수학식
Figure 112018131726395-pat00004
과 같이 신호 레벨로 변경하여 설정하고 이용할 수 있다.
그리고 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 컷(Normalized Elevation Antenna Pattern Cut)(APNormalized _Elevation)을 설정한다(S910).
다음으로 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 SAR 안테나에 전기적 아지머스 조향(Electrical Azimuth steering)이 있는지 판단한다(S915). SAR 원시데이터를 관측하는 동안 SAR 안테나에 전기적 아지머스 조향이 있었는지는 모드에 대한 운용 시나리오 정보가 기입된 속성정보로부터 확인할 수 있다.
전기적 아지머스 조향이 있었으면(S915-Y), SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 SAR 원시데이터를 관측하는 동안 이루어진 각각의 전기적 아지머스 조향에 대응하는 복수 개의 아지머스 조향된 안테나 패턴(APAzimuth _Steer_#n)을 설정한다(S920). 여기서 n은 아지머스 조향된 안테나 패턴의 식별자이다.
단계(S920)에서, SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 각 아지머스 조향된 안테나 패턴(APAzimuth _Steer_#n)의 최대값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n)을 구할 수 있다.
그리고 단계(S920)에서, SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 각 아지머스 조향된 안테나 패턴의 최대값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n)을 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)으로 나눈 값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n/APmaximum)을 구할 수 있다.
그리고 단계(S920)에서, SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 각 아지머스 조향된 안테나 패턴에 대해 정규화된 아지머스 조향된 안테나 패턴 컷(APNormalized_Azimuth_Steer_#n)을 설정할 수 있다. 이하에서 정규화된 아지머스 조향된 안테나 패턴 컷(APNormalized _Azimuth_Steer_#n)을 정규화된 아지머스 안테나 패턴 컷(APNormalized _Azimuth)으로 표기한다.
한편 전기적 아지머스 조향이 없었으면(S915-N), 단계(S920)를 생략하고, SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 바로 정규화된 아지머스 안테나 패턴 컷(APNormalized_Azimuth)을 설정한다(S925).
다음으로 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 풋프린트(footprint) 내의 샘플 목표점(Target#m#l)을 씬 영역(scene area) 상에 균등하게 위치하도록 복수 개 설정한다(S930). 예컨대 씬 영역을 M×L 격자로 나누고, 각 격자 또는 격자점마다 샘플 목표점들을 설정할 수 있다. 이 경우 M×L 개의 샘플 목표점이 설정될 수 있다. 여기서 샘플 목표점(Target#m#l)은 아지머스(azimuth) 방향으로 m번째, 레인지(range) 방향으로 l번째에 위치하는 목표점을 나타낸다. m=1,2,…, M이고, l=1,2,…, L이다.
한편 단계(S930)에서 DEM 정보를 반영하여 샘플 목표점을 설정함으로써, 설정되는 샘플 목표점의 고도 정보도 획득할 수 있다. 씬 영역에서 샘플 목표점의 위치 좌표와 DEM 정보를 반영한 샘플 목표점의 고도 정보까지 고려하여 이하에서 각 샘플 목표점에서의 대응하는 정보들을 계산함으로써 정확한 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산이 가능하다.
다음으로 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 각 샘플 목표점(Target#m#l)에 대해서 최근접 거리에서 아지머스 시간(t a0 #m#l ), 지연 시간(t e0 #m#l ) 및 해당 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )을 계산할 수 있다(S935). 여기서 아지머스 시간과 지연 시간은 SAR 이미지 형성의 아지머스 시간, 레인지 시간 도메인에서 구해진다.
이후 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 각 샘플 목표점(Target#m#l)에 대해 계산된 아지머스 시간(t a0 #m#l ) 및 지연 시간(t e0 #m#l )에 대해 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized_Elevation #m#l )을 피팅하여 제1 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Elevation)를 구할 수 있다(S935).
그리고 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 각 샘플 목표점(Target#m#l) 각각에 대해 드웰 시간(dwell time) 동안, 도플러 주파수(f a#m#l#k ), 정규화된 아지머스 안테나 패턴 값(AP Normalized _Azimuth#m#l#k ) 및, 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l#k )을 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )으로 나눈 값(AP Normalized_Elevation #m#l#k /AP Normalized_Elevation #m#l )을 미리 정해진 개수(k)만큼 샘플링하여 계산할 수 있다(S940). 여기서 도플러 주파수(f a#m#l#k )는 목표점과 안테나 간의 상대적인 거리 변화 정보로 계산되는 값이다.
다음으로 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 단계(S940)에서 각 샘플 목표점(Target#m#l) 각각에 대해 k 개 샘플링된 도플러 주파수(f a#m#l#k )를 아지머스 안테나 패턴 보상을 수행하는 아지머스 주파수(스펙트럼) 도메인 상으로 변환한 값(f' a#m#l#k )을 계산할 수 있다(S945).
이후 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 각 샘플 목표점(Target#m#l) 별로 도플러 주파수를 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(f' a#m#l#k )과 지연 시간(t e0 #m#l )에 대해 정규화된 아지머스 안테나 패턴 값(AP Normalized_Azimuth#m#l#k )을 피팅하여 제2 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Azimuth)를 구할 수 있다(S950).
그리고 SAR 안테나 패턴 보상 파라미터 계산부(110)는 각 샘플 목표점(Target#m#l) 별로 도플러 주파수(f a#m#l#k )와 지연 시간(t e0 #m#l )에 대해 값(AP Normalized_Elevation #m#l#k /AP Normalized_Elevation #m#l )을 피팅하여 제3 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Elevation_Ratio_Vary_InAzimuth)를 구할 수 있다(S955).
다음으로 SAR 안테나 패턴 보상 수행부(120)에서 SAR 안테나 패턴 보상을 수행하는 과정에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 수행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10을 참고하면, SAR 안테나 패턴 보상 수행부(120)는 SAR 원시데이터가 입력되면 전기적 아지머스 조향이 있었는지 판단한다(S1010).
전기적 아지머스 조향이 있었으면(S1010-Y), SAR 안테나 패턴 보상 수행부(120)는 SAR 원시데이터에 대해 아지머스 조향에 의한 이득 오프셋에 대한 보상을 수행한다(S1020). 단계(S1020)에서 아지머스 조향에 의한 이득 오프셋 보상은 도 9의 단계(S920)에서 구해진 아지머스 조향된 안테나 패턴의 최대값(APMaximum_Azimuth_Steer_#n)을 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)으로 나눈 값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n/APmaximum)의 역수(1/[A])를 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 도 5의 ②에서 이루어진 보상에 대응하며, SAR 원시데이터의 레인지 시간(range time), 아지머스 시간(azimuth time) 도메인에서 이루어진다.
다음으로 SAR 안테나 패턴 보상 수행부(120)는 SAR 원시데이터에 대한 레인지 프로세싱을 수행할 때, 도플러 주파수(fa)와 최근접거리 지연 시간(te0) 도메인에서 변화하는 엘리베이션 안테나 패턴 비에 대한 보상을 수행한다(S1030). 단계(S955)에서 구해진 제3 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Elevation_Ratio_Vary_InAzimuth)를 만족하는 다항식에 도플러 주파수(fa)와 최근접거리 지연 시간(te0)을 입력할 때 구해지는 값의 역수(1/[D])를 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 도 8의 ①에서 이루어지는 보상에 대응하며, 레인지 압축(Range compression) 이후의 레인지 도플러(range Doppler) 도메인에서 이루어진다.
이후 SAR 안테나 패턴 보상 수행부(120)는 SAR 원시데이터에 대한 아지머스 프로세싱을 수행할 때, 도플러 주파수를 아지머스 안테나 패턴 보상을 수행하는 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(fa')과 지연 시간(te0) 도메인에서 아지머스 안테나 패턴 및 절대 안테나 이득에 대한 보상을 수행할 수 있다(S1040). 도 5의 ④에서 이루어지는 보상에 대응하며, 아지머스 안테나 패턴 보상을 수행하기 위해서 일반적으로 거치는 레인지 시간(range time), 아지머스 주파수(azimuth frequency) 도메인에서 이루어진다.
단계(S1040)에서 값(fa')과 지연 시간(te0) 도메인에서 아지머스 안테나 패턴에 대한 보상은 단계(S950)에서 구해진 제2 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Azimuth)를 만족하는 다항식에 값(fa')과 최근접거리 지연 시간(te0)을 입력할 때 구해지는 값의 역수(1/[C])를 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
단계(S1040)에서 절대 안테나 이득에 대한 보상은 단계(S905)에서 구해진 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)의 역수를(1/[M]) SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
마지막으로 SAR 안테나 패턴 보상 수행부(120)는 아지머스 포커싱 후에 SAR 이미지 형성 도메인에서 엘리베이션 안테나 패턴에 대한 보상을 수행할 수 있다(S1050). 단계(S1050)에서 엘리베이션 안테나 패턴에 대한 보상은 단계(S935)에서 구해진 제1 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D _Normalized_Elevation)를 만족하는 다항식에 최근접거리에서의 아지머스 시간(ta0)과 지연시간(te0)를 입력했을 때 구해지는 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값의 역수(1/[B])를 SAR 영상 도메인의 해당 픽셀값에 곱하는 것에 의해 수행될 수 있다. 단계(S1050)는 SAR 원시데이터에 대한 아지머스 포커싱을 통해 SAR 이미지를 형성한 후, SAR 이미지 형성 도메인에서 이루어진다.
지금까지 설명한 본 발명에 따른 SAR 안테나 패턴 보상 알고리즘의 제약사항은 여러 각도의 전기적 아지머스 빔 조향에 의한 아지머스 안테나 패턴의 모양들이 유사하다고 가정하고, 이들을 합성한 정보를 이용하여 보상을 수행한 것이다. 전기적 빔 조향에 의한 아지머스 안테나 패턴 모양의 차이는 아지머스 안테나 패턴 보상 후 오차로 나타나지만 감수할 수 있는 정도이다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (10)

  1. SAR 원시데이터와 상기 SAR 원시데이터를 획득하는 과정에서의 SAR 안테나 패턴 정보를 입력받는 단계,
    상기 SAR 안테나 패턴 정보로부터 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)을 구하는 단계,
    상기 SAR 안테나 패턴 정보로부터 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 컷(Normalized Elevation Antenna Pattern Cut)(APNormalized_Elevation)을 설정하는 단계,
    전기적 아지머스 조향이 없었으면, 상기 SAR 안테나 패턴 정보로부터 정규화된 아지머스 안테나 패턴 컷(APNormalized_Azimuth)을 설정하는 단계,
    풋프린트(footprint) 내의 샘플 목표점(Target#m#l)(여기서, m=1,2,…, M이고, l=1,2,…,L임)을 씬 영역(scene area) 상에 균등하게 위치하도록 복수 개 설정하는 단계,
    상기 복수 개 설정된 각 샘플 목표점(Target#m#l)에 대해서 최근접 거리에서 아지머스 시간(t a0 #m#l ), 지연 시간(t e0 #m#l ) 및 해당 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )을 계산하는 단계,
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l)에 대해 계산된 아지머스 시간(t a0 #m#l ) 및 지연 시간(t e0 #m#l )에 대해 해당 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )을 피팅하여 제1 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Elevation)를 구하는 단계,
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 각각에 대해 드웰 시간(dwell time) 동안, 도플러 주파수(f a#m#l#k ), 정규화된 아지머스 안테나 패턴 값(AP Normalized _Azimuth#m#l#k ) 및, 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l#k )을 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )으로 나눈 값(AP Normalized _Elevation #m#l#k /AP Normalized _Elevation #m#l )을 미리 정해진 개수(k)만큼 샘플링하여 계산하는 단계,
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 각각에 대해 k 개 샘플링된 도플러 주파수(f a#m#l#k )를 아지머스 안테나 패턴 보상을 수행하는 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(f' a#m#l#k )을 계산하는 단계,
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 별로 도플러 주파수를 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(f' a #m#l#k )과 지연 시간(t e0 #m#l )에 대해 정규화된 아지머스 안테나 패턴 값(AP Normalized _Azimuth#m#l#k )을 피팅하여 제2 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Azimuth)를 구하는 단계, 그리고
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 별로 도플러 주파수(f a#m#l#k )와 지연 시간(t e0#m#l )에 대해 값(AP Normalized _Elevation #m#l#k /AP Normalized _Elevation #m#l )을 피팅하여 제3 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Elevation_Ratio_Vary_InAzimuth)를 구하는 단계
    를 포함하는 SAR 안테나 패턴 보상 방법.
  2. 제 1 항에서,
    전기적 아지머스 조향이 있었으면, 상기 SAR 원시데이터를 관측하는 동안 이루어진 각각의 전기적 아지머스 조향에 대응하는 복수 개의 아지머스 조향된 안테나 패턴(APAzimuth _Steer_#n)을 설정하고, 상기 각 아지머스 조향된 안테나 패턴(APAzimuth_Steer_#n)의 최대값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n)을 구하며, 상기 각 아지머스 조향된 안테나 패턴의 최대값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n)을 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)으로 나눈 값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n/APmaximum)을 구하고, 상기 각 아지머스 조향된 안테나 패턴에 대해 정규화된 아지머스 조향된 안테나 패턴 컷(APNormalized _Azimuth_Steer_#n)을 설정하는 단계
    를 더 포함하는 SAR 안테나 패턴 보상 방법.
  3. 제 2 항에서,
    상기 SAR 원시데이터에 대한 레인지 프로세싱을 수행할 때, 도플러 주파수(fa)와 최근접거리 지연 시간(te0) 도메인에서 변화하는 엘리베이션 안테나 패턴 비에 대한 보상을 수행하는 단계,
    상기 SAR 원시데이터에 대한 아지머스 프로세싱을 수행할 때, 도플러 주파수를 아지머스 안테나 패턴 보상을 수행하는 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(fa')과 지연 시간(te0) 도메인에서 아지머스 안테나 패턴 및 절대 안테나 이득에 대한 보상을 수행하는 단계, 그리고
    상기 SAR 원시데이터에 대한 아지머스 포커싱을 통해 SAR 이미지를 형성한 후, SAR 이미지 형성 도메인에서 엘리베이션 안테나 패턴에 대한 보상을 수행하는 단계
    를 포함하는 SAR 안테나 패턴 보상 방법.
  4. 제 3 항에서,
    전기적 아지머스 조향이 있었으면, 상기 SAR 원시데이터에 대해 아지머스 조향에 의한 이득 오프셋에 대한 보상을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 SAR 안테나 패턴 보상 방법.
  5. 제 4 항에서,
    상기 아지머스 조향에 의한 이득 오프셋에 대한 보상은 상기 아지머스 조향된 안테나 패턴의 최대값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n)을 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)으로 나눈 값(APMaximum _Azimuth_Steer_#n/APmaximum)의 역수를 상기 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어지는 SAR 안테나 패턴 보상 방법.
  6. 제 4 항에서,
    상기 도플러 주파수(fa)와 최근접거리 지연 시간(te0) 도메인에서 변화하는 엘리베이션 안테나 패턴 비에 대한 보상은 상기 제3 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Elevation_Ratio_Vary_InAzimuth)를 만족하는 다항식에 도플러 주파수(fa)와 최근접거리 지연 시간(te0)을 입력할 때 구해지는 값의 역수를 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어지는 SAR 안테나 패턴 보상 방법.
  7. 제 4 항에서,
    상기 값(fa')과 지연 시간(te0) 도메인에서 아지머스 안테나 패턴에 대한 보상은 상기 제2 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D _Normalized_Azimuth)를 만족하는 다항식에 값(fa')과 최근접거리 지연 시간(te0)을 입력할 때 구해지는 값의 역수를 상기 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어지는 SAR 안테나 패턴 보상 방법.
  8. 제 4 항에서,
    상기 절대 안테나 이득에 대한 보상은 상기 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)의 역수를 상기 SAR 원시데이터에 곱하는 것에 의해 이루어지는 SAR 안테나 패턴 보상 방법.
  9. 제 4 항에서,
    상기 엘리베이션 안테나 패턴에 대한 보상은 상기 제1 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D _Normalized_Elevation)를 만족하는 다항식에 최근접거리에서의 아지머스 시간(ta0)과 지연시간(te0)를 입력했을 때 구해지는 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값의 역수를 SAR 영상 도메인의 해당 픽셀값에 곱하는 것에 의해 수행되는 SAR 안테나 패턴 보상 방법.
  10. SAR 안테나 패턴 보상을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서,
    상기 프로그램은,
    SAR 원시데이터와 상기 SAR 원시데이터를 획득하는 과정에서의 SAR 안테나 패턴 정보를 입력받는 명령어 세트,
    상기 SAR 안테나 패턴 정보로부터 최대 안테나 패턴 값(APMaximun)을 구하는 명령어 세트,
    상기 SAR 안테나 패턴 정보로부터 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 컷(Normalized Elevation Antenna Pattern Cut)(APNormalized_Elevation)을 설정하는 단계,
    전기적 아지머스 조향이 없었으면, 상기 SAR 안테나 패턴 정보로부터 정규화된 아지머스 안테나 패턴 컷(APNormalized_Azimuth)을 설정하는 명령어 세트,
    풋프린트(footprint) 내의 샘플 목표점(Target#m#l)(여기서, m=1,2,…, M이고, l=1,2,…,L임)을 씬 영역(scene area) 상에 균등하게 위치하도록 복수 개 설정하는 명령어 세트,
    상기 복수 개 설정된 각 샘플 목표점(Target#m#l)에 대해서 최근접 거리에서 아지머스 시간(t a0 #m#l ), 지연 시간(t e0 #m#l ) 및 해당 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )을 계산하는 명령어 세트,
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l)에 대해 계산된 아지머스 시간(t a0 #m#l ) 및 지연 시간(t e0 #m#l )에 대해 해당 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )을 피팅하여 제1 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Elevation)를 구하는 명령어 세트,
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 각각에 대해 드웰 시간(dwell time) 동안, 도플러 주파수(f a#m#l#k ), 정규화된 아지머스 안테나 패턴 값(AP Normalized _Azimuth#m#l#k ) 및, 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l#k )을 샘플 목표점을 관측하는 중간 시점에서의 정규화된 엘리베이션 안테나 패턴 값(AP Normalized _Elevation #m#l )으로 나눈 값(AP Normalized _Elevation #m#l#k /AP Normalized _Elevation #m#l )을 미리 정해진 개수(k)만큼 샘플링하여 계산하는 명령어 세트,
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 각각에 대해 k 개 샘플링된 도플러 주파수(f a#m#l#k )를 아지머스 안테나 패턴 보상을 수행하는 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(f' a#m#l#k )을 계산하는 명령어 세트,
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 별로 도플러 주파수를 아지머스 주파수 도메인 상으로 변환한 값(f' a #m#l#k )과 지연 시간(t e0 #m#l )에 대해 정규화된 아지머스 안테나 패턴 값(AP Normalized _Azimuth#m#l#k )을 피팅하여 제2 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D_Normalized_Azimuth)를 구하는 명령어 세트, 그리고
    상기 각 샘플 목표점(Target#m#l) 별로 도플러 주파수(f a#m#l#k )와 지연 시간(t e0#m#l )에 대해 값(AP Normalized _Elevation #m#l#k /AP Normalized _Elevation #m#l )을 피팅하여 제3 이차원 도메인 상의 다항식 파라미터(Poly2D _Normalized_Elevation_Ratio_Vary_ InAzimuth)를 구하는 명령어 세트를 포함하는 기록 매체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102420978B1 (ko) * 2021-12-24 2022-07-15 한화시스템 주식회사 초소형 위성 sar 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003302466A (ja) * 2002-04-11 2003-10-24 Communication Research Laboratory 合成開口レーダーのアンテナパターン補正方法
JP4727311B2 (ja) * 2005-06-15 2011-07-20 三菱電機株式会社 レーダ装置
WO2017207440A1 (de) * 2016-06-03 2017-12-07 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur erstellung eines erdbeobachtungsbildes einer region mittels eines radars mit synthetischer apertur

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003302466A (ja) * 2002-04-11 2003-10-24 Communication Research Laboratory 合成開口レーダーのアンテナパターン補正方法
JP4727311B2 (ja) * 2005-06-15 2011-07-20 三菱電機株式会社 レーダ装置
WO2017207440A1 (de) * 2016-06-03 2017-12-07 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur erstellung eines erdbeobachtungsbildes einer region mittels eines radars mit synthetischer apertur

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문(2011.01.31) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102420978B1 (ko) * 2021-12-24 2022-07-15 한화시스템 주식회사 초소형 위성 sar 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템 및 방법

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