KR102195458B1 - Rf 스위치를 이용한 고해상도 다중 편파 주파수 변조 연속파 영상 레이더 시스템 및 이미지 처리 방법 - Google Patents

Rf 스위치를 이용한 고해상도 다중 편파 주파수 변조 연속파 영상 레이더 시스템 및 이미지 처리 방법 Download PDF

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Abstract

RF 스위치를 이용한 고해상도 다중 편파 주파수 변조 연속파 영상 레이더 시스템 및 이미지 처리 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 레이더 시스템은 선형적으로 시간에 따라 변하는 주파수 변조 신호를 생성하는 신호 발생부; 상기 주파수 변조 신호를 펄스 반복 주기로 수직 편파와 수평 편파를 수직 편파 송신 안테나와 수평 편파 송신 안테나를 이용하여 방사하는 송신부; 상기 펄스 반복 주기로 방사된 수직 편파 신호와 수평 편파 신호가 객체에 의해 반사된 신호를 수직 편파 수신 안테나와 수평 편파 수신 안테나를 이용하여 수신하고, 상기 수직 편파 수신 안테나와 상기 수평 편파 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 기초하여 수직수직(VV) 편파와 수평수직(HV) 편파 데이터를 포함하는 VV/HV 편파 데이터 세트 및 수직수평(VH) 편파와 수평수평(HH) 편파 데이터를 포함하는 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하는 수신부; 및 상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대한 좌우대칭 보정과 애지머스 컴프레션(azimuth compression)에 기초하여 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 신호 처리부를 포함한다.

Description

RF 스위치를 이용한 고해상도 다중 편파 주파수 변조 연속파 영상 레이더 시스템 및 이미지 처리 방법 {HIGH-RESOLUTION FULLY POLARIMETRIC FREQUENCY MODULATION CONTINUOUS WAVE SYNTHETIC APERTURE RADAR AND SIGNAL PROCESSING METHOD}
본 발명은 영상 레이더 시스템 및 그 이미지 처리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다중 편파 주파수 변조 연속파를 이용하여 영상을 획득하고, 획득된 영상의 이미지 처리를 통해 고해상도의 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있는 영상 레이더 시스템 및 그 이미지 처리 방법에 관한 것이다.
최근 지형지물에 대한 연구 목적, 도시 계획, 자연 환경 모니터링, 그리고 농작물 관리 등 많은 연구기관과 업체에서 영상 레이더(합성 개구 레이더)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 영상 레이더는 어느 지역을 탐지 하는데 있어서 날씨의 구애를 받지 않고 이미지와 거리 정보를 동시에 얻을 수 있는 장점이 있어서 앞으로 그 활용도는 급격하게 커질 것으로 예상된다.
안테나의 선형 편파 방향에 따라 수직, 수평 편파로 분류할 수 있는데 기본적인 영상 레이더는 대다수 단일 편파를 이용하여 이미지를 얻게 된다. 단일 편파 영상 레이더는 레이더의 수신 전력으로만 이미지를 구성하기 때문에 흑백의 이미지를 얻게 된다. 하지만, 영상 레이더 시스템의 송신부에서 수직, 수평 편파로 방사를 하고 수신부에서 수직, 수평 편파로 수신을 하게 되면 총 HH(수평 편파로 송신 후 수평 편파로 수신), HV(수평 편파로 송신 후 수직 편파로 수신), VH(수직 편파로 송신 후 수평 편파로 수신), VV(수직 편파로 송신 후 수직 편파로 수신) 편파로 수신을 할 수 있다. 방사된 전파를 맞고 반사하는 물체의 성질에 따라 반사되는 편파의 세기나 종류는 다 다르다. 그래서 HH, HV, VH, VV에 의해서 발생되는 이미지는 각각 다르다. 이러한 편파 조합에 따라 다른 색깔을 입혀서 컬러 이미지를 얻을 수 있다. 이는 단일 편파를 통해서 얻는 흑백 이미지와는 확연하게 차이가 난다. 따라서, 다중 편파 영상 레이더는 지형 지물의 양적, 질적 특성에 따른 편파 특성을 이용하여 표적 분류, 성분 분석, 그리고 지형 지물의 미세한 변화를 감지하는데 단일 편파 영상 레이더보다 획기적으로 유리하다.
보통 비행기나 위성에 사용되는 영상 레이더 시스템에서는 펄스 레이더를 기반으로 시스템을 구성한다. 하지만, 펄스 레이더는 단 시간의 고출력의 전파를 방사하기 때문에 시스템의 복잡도가 높아 구현하기 힘들고, 시스템 소비 전력이 높아 시스템 소형화 측면에서 불리하다.
본 발명의 실시예들은, 다중 편파 주파수 변조 연속파를 이용하여 영상을 획득하고, 획득된 영상의 이미지 처리를 통해 고해상도의 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있는 영상 레이더 시스템 및 그 이미지 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 레이더 시스템은 선형적으로 시간에 따라 변하는 주파수 변조 신호를 생성하는 신호 발생부; 상기 주파수 변조 신호를 펄스 반복 주기로 수직 편파와 수평 편파를 수직 편파 송신 안테나와 수평 편파 송신 안테나를 이용하여 방사하는 송신부; 상기 펄스 반복 주기로 방사된 수직 편파 신호와 수평 편파 신호가 객체에 의해 반사된 신호를 수직 편파 수신 안테나와 수평 편파 수신 안테나를 이용하여 수신하고, 상기 수직 편파 수신 안테나와 상기 수평 편파 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 기초하여 수직수직(VV) 편파와 수평수직(HV) 편파 데이터를 포함하는 VV/HV 편파 데이터 세트 및 수직수평(VH) 편파와 수평수평(HH) 편파 데이터를 포함하는 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하는 수신부; 및 상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대한 좌우대칭 보정과 애지머스 컴프레션(azimuth compression)에 기초하여 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 신호 처리부를 포함한다.
상기 신호 처리부는 상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대하여, 레인지 컴프레션(range compression)과 애지머스 패스트 푸리에 변환(azimuth FFT)를 수행한 후 RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하고, 상기 RCMC가 수행된 데이터 세트 각각에 대하여 좌우대칭 보정을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환(azimuth IFFT)을 수행함으로써, VV 편파 영상 레이더 이미지와 VH 편파 영상 레이더 이미지를 획득하고, 상기 RCMC가 수행된 데이터 세트 각각에 대하여 애지머스 컴프레션을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환을 수행함으로써, HV 편파 영상 레이더 이미지와 HH 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있다.
상기 신호 처리부는 상기 펄스 반복 주기에 대한 정보와 무관하게, 상기 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있다.
상기 신호 발생부는 삼각파 형태의 주파수 변조 신호를 생성할 수 있다.
상기 송신부는 상기 주파수 변조 신호를 상기 펄스 반복 주기로 스위칭하는 RF 스위치; 상기 RF 스위치를 통해 수신되는 상기 주파수 변조 신호를 미리 설정된 주파수 대역으로 변환하여 상기 수직 편파 송신 안테나로 제공하는 제1 주파수 상승 변환기; 및 상기 RF 스위치를 통해 수신되는 상기 주파수 변조 신호를 상기 주파수 대역으로 변환하여 상기 수평 편파 송신 안테나로 제공하는 제2 주파수 상승 변환기를 포함할 수 있다.
상기 수신부는 상기 수직 편파 수신 안테나를 통해 수신되는 신호와 상기 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 객체의 거리정보와 도플러 정보를 포함하는 비트(Beat) 주파수 성분으로 변환시키는 제1 주파수 혼합부; 상기 수평 편파 수신 안테나를 통해 수신되는 신호와 상기 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 객체의 거리정보와 도플러 정보를 포함하는 비트(Beat) 주파수 성분으로 변환시키는 제2 주파수 혼합부; 상기 제1 주파수 혼합부에 의해 변환된 비트 주파수 성분에 기초하여 상기 VV/HV 편파 데이터 세트를 생성하는 제1 기저대역 수신부; 및 상기 제2 주파수 혼합부에 의해 변환된 비트 주파수 성분에 기초하여 상기 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하는 제2 기저대역 수신부를 포함할 수 있다.
상기 수직 편파 송신 안테나, 상기 수평 편파 송신 안테나, 상기 수직 편파 수신 안테나 및 상기 수평 편파 수신 안테나는 커루게이트 혼(Corrugated Horn) 안테나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 레이더 동작 방법은 선형적으로 시간에 따라 변하는 주파수 변조 신호를 생성하는 단계; 상기 주파수 변조 신호를 펄스 반복 주기로 수직 편파와 수평 편파를 수직 편파 송신 안테나와 수평 편파 송신 안테나를 이용하여 방사하는 단계; 상기 펄스 반복 주기로 방사된 수직 편파 신호와 수평 편파 신호가 객체에 의해 반사된 신호를 수직 편파 수신 안테나와 수평 편파 수신 안테나를 이용하여 수신하는 단계; 상기 수직 편파 수신 안테나와 상기 수평 편파 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 기초하여 수직수직(VV) 편파와 수평수직(HV) 편파 데이터를 포함하는 VV/HV 편파 데이터 세트 및 수직수평(VH) 편파와 수평수평(HH) 편파 데이터를 포함하는 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하는 단계; 및 상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대한 좌우대칭 보정과 애지머스 컴프레션(azimuth compression)에 기초하여 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 단계를 포함한다.
상기 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 단계는 상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대하여, 레인지 컴프레션(range compression)과 애지머스 패스트 푸리에 변환(azimuth FFT)를 수행한 후 RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하고, 상기 RCMC가 수행된 데이터 세트 각각에 대하여 좌우대칭 보정을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환(azimuth IFFT)을 수행함으로써, VV 편파 영상 레이더 이미지와 VH 편파 영상 레이더 이미지를 획득하고, 상기 RCMC가 수행된 데이터 세트 각각에 대하여 애지머스 컴프레션을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환을 수행함으로써, HV 편파 영상 레이더 이미지와 HH 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있다.
상기 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 단계는 상기 펄스 반복 주기에 대한 정보와 무관하게, 상기 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있다.
상기 주파수 변조 신호를 생성하는 단계는 삼각파 형태의 주파수 변조 신호를 생성할 수 있다.
상기 방사하는 단계는 상기 주파수 변조 신호를 상기 펄스 반복 주기로 스위칭하고, 상기 스위칭된 주파수 변조 신호를 미리 설정된 주파수 대역으로 변환하여 상기 수직 편파 송신 안테나와 상기 수평 편파 송신 안테나로 순차적으로 제공함으로써, 상기 수직 편파 신호와 상기 수평 편파 신호를 방사할 수 있다.
상기 데이터 세트를 생성하는 단계는 상기 수직 편파 수신 안테나를 통해 수신되는 신호와 상기 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 객체의 거리정보와 도플러 정보를 포함하는 제1 비트(Beat) 주파수 성분으로 변환시키고, 상기 변환된 제1 비트 주파수 성부에 기초하여 상기 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하며, 상기 수평 편파 수신 안테나를 통해 수신되는 신호와 상기 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 객체의 거리정보와 도플러 정보를 포함하는 제2 비트(Beat) 주파수 성분으로 변환시키고, 상기 변환된 제2 비트 주파수 성분에 기초하여 상기 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 수직수직(VV) 편파와 수평수직(HV) 편파 데이터를 포함하는 VV/HV 편파 데이터 세트 및 수직수평(VH) 편파와 수평수평(HH) 편파 데이터를 포함하는 VH/HH 편파 데이터 세트를 수신하는 단계; 및 상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대한 좌우대칭 보정과 애지머스 컴프레션(azimuth compression)에 기초하여 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 단계를 포함한다.
상기 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 단계는 상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대하여, 레인지 컴프레션(range compression)과 애지머스 패스트 푸리에 변환(azimuth FFT)를 수행한 후 RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하고, 상기 RCMC가 수행된 데이터 세트 각각에 대하여 좌우대칭 보정을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환(azimuth IFFT)을 수행함으로써, VV 편파 영상 레이더 이미지와 VH 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있다.
상기 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 단계는 상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대하여, 레인지 컴프레션(range compression)과 애지머스 패스트 푸리에 변환(azimuth FFT)를 수행한 후 RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하고, 상기 RCMC가 수행된 데이터 세트 각각에 대하여 애지머스 컴프레션을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환을 수행함으로써, HV 편파 영상 레이더 이미지와 HH 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 다중 편파 주파수 변조 연속파를 이용하여 영상을 획득하고, 획득된 영상의 이미지 처리를 통해 고해상도의 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, HH, HV, VH, VV 총 네 가지 편파를 이용하여 이미지를 획득하는 다중 편파 영상 레이더 기법을 사용하여 단일 편파 영상 레이더 기법에 비해 지형 지물을 분석하기 용이한 컬러 코디드(Color-Coded) 이미지를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 시스템을 작게 만들 수 있는 FMCW 레이더를 기반으로 시스템을 구성함으로써, 차량에 고정할 수도 있으며, 이를 통해 항공 우주 분야에 편중된 영상 레이더 시스템을 실생활에 밀접한 분야로 확장할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기존에 영상 레이더에 사용하는 펄스 레이더 시스템이 아닌 주파수 변조 연속파 레이더를 기반으로 시스템을 구성함으로써, 저비용, 소형화, 저전력에 유리하며, 삼각파 주파수 변조 방법을 이용하여 시스템의 복잡도를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 FMCW 영상 레이더 시스템에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 2은 본 발명의 다중 편파 FMCW 영상 레이더 시스템을 차량에 고정한 모습에 대한 일 예의 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 시스템에서 톱니파 모양으로 주파수 변조 송신 신호를 사용할 때의 신호처리 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 시스템에서 삼각파 모양으로 주파수 변조 송신 신호를 사용할 때 신호처리 흐름도를 나타낸 것이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예 따른 다중 편파 FMCW 영상 레이더 이미지 처리 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 단일 편파로 처리한 FMCW 영상 레이더 이미지의 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 다중 편파 FMCW 영상 레이더의 컬러 코디드 이미지의 일 예시도를 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형 태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상 의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사 전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들은, 주파수 변조 연속파 레이더를 이용하여 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 것을 그 요지로 한다.
여기서, 본 발명은 톱니파 주파수 변조가 아닌 삼각파 주파수 변조를 사용함으로써, 정확하게 편파 별로 데이터를 자를 필요가 없으며, 따라서 RF 스위치 제어 전압과 동일한 주기의 펄스를 데이터로 저장할 필요가 없다.
본 발명에서는 범용적으로 사용되었던 펄스 레이더가 아닌 주파수 변조 연속파(Frequency Modulation Continuous Wave, FMCW) 레이더를 사용할 수 있다.
이 때, 본 발명의 시스템은 시스템의 효율성을 높이기 위해서 RF 스위치를 이용하여 한 개의 신호 발생부에서 생성되는 선형 주파수 변조 파형을 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)에 일치하는 펄스에 맞춰서 두 개의 주파수 상승 변환기에 입력하여 수직 편파, 수평 편파의 두 가지 편파 방법으로 방사할 수 있으며, 송신부에서 방사된 신호가 바로 수신부로 들어가는 직접 누설신호가 시스템에 치명적인 성능 저하를 일으키기 때문에 커루게이트 혼(Corrugated Horn) 안테나를 사용하여 기본적인 Horn 안테나에 비해 사이드로브(Sidelobe)가 낮아서 직접 누설신호를 물리적으로 줄일 수 있다. 또한 안테나 이득이 높기 때문에 이미지를 얻기에 충분한 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 얻는데 용이하다.
기존의 영상 레이더 신호 생성기에서는 보통 한가지의 기울기로 주파수 변조를 하는 톱니파 모양의 주파수 변조 신호를 사용하는데, 레인지(Range) 방향의 데이터를 얻기 위해서 푸리에 변환을 하게 되면 음이나 양의 주파수 하나만 이용하게 된다. 또한 데이터 획득을 할 때 각 편파를 구별하는 동기화 신호를 동시에 획득해서 신호를 가공할 때 반드시 필요하다. 이로 인해 시스템의 구성도 복잡해진다.
따라서, 본 발명은 삼각파 형태로 주파수 변조 신호를 신호 발생부에서 생성하여 레인지 방향의 데이터를 얻기 위해서 푸리에 변환을 하면 음의 주파수 영역과 양의 주파수 영역의 다른 영역에 동시에 두 가지 편파 데이터를 처리할 수 있기 때문에 알고리즘의 복잡도를 낮출 수 있다. 그리고 데이터를 획득할 때 각 편파를 구별하는 동기화 신호를 동시에 넣을 필요가 없어서 시스템을 보다 간단한 형태로 구성할 수 있고 필요로 하는 부품들의 성능 요구치를 낮출 수 있다.
이러한 본 발명의 시스템 및 이미지 처리 방법에 대해 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 FMCW 영상 레이더 시스템에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 FMCW 영상 레이더 시스템(100)은 컬러 코디드(Color-coded) 다중 편파 영상 레이더 이미지를 얻기 위해서 FMCW 레이더를 기본으로 하여 구성한 시스템으로, 신호발생기(101), 전력 분배기(102), RF 스위치(103), 주파수 상승 변환기(104, 105), 안테나(106, 107, 108, 109), 저잡음 증폭기(110, 111), 주파수 혼합기(112, 113), 기저대역 수신부(114, 115), 및 신호처리부(116)를 포함한다.
신호 발생부(101)는 선형 주파수 변조 신호를 발생시킨다.
이 때, 신호 발생부(101)는 삼각파 모양의 주파수 변조 신호를 발생시킬 수 있다.
신호 발생부(101)에 의해 발생된 신호는 전력 분배기(102)를 통해서 수신부의 주파수 혼합기(112, 113)에서 쓰이는 국부 발진 신호와 주파수 상승 변환기(104, 105)에 입력되는 신호로 분리될 수 있다.
본 발명의 시스템에서 전파를 송신할 때 한번은 수직 편파로, 다른 한번은 수평 편파로 전파를 방사해야 하기 때문에 RF 스위치(103)에 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)와 일치하는 제어 전압 펄스를 입력하여 한번의 스윕(Sweep) 주기에는 주파수 상승 변환기 1(104)로 전파가 입력되고, 다른 한번의 스윕(Sweep) 주기에는 주파수 상승 변환기 2(105)로 전파가 입력된다.
주파수 상승 변환기(104, 105)에서 Ku-band로 변환된 전파는 수직편파로 방사되는 안테나(106) 그리고 수평편파로 방사되는 안테나(107)에서 방사되고, 방사된 수직편파 신호와 수평편파 신호가 지형 지물에 반사되어서 수직 편파 수신 안테나(108)와 수평 편파 수신 안테나(109)로 수신된다.
여기서, 수직 편파 송신 안테나(106)와 수평 편파 송신 안테나(107)는 커루게이트 혼(Corrugated Horn) 안테나일 수 있으며, 수직 편파 수신 안테나(108)와 수평 편파 수신 안테나(109) 또한 커루게이트 혼(Corrugated Horn) 안테나일 수 있다.
각각의 저잡음 증폭기(110, 111)는 수직편파 수신안테나(108)과 수평편파 수신안테나(109)를 통해 수신된 수직편파 신호와 수평편파 신호에 대한 주파수 하강 변환과 동시에 증폭시켜 주파수 혼합기(112, 113)로 입력한다.
주파수 혼합기(112, 113) 각각은 분배기를 통해 수신되는 국부 발진 신호와 저잡음 증폭기(110, 111)를 통해 수신되는 신호를 혼합하여 표적의 거리정보와 도플러 정보를 알 수 있는 비트(Beat) 주파수 성분으로 변환시켜준다.
기저대역 수신부(114, 115)는 Beat 주파수 성분을 아날로그 디지털 변환하여 저장장치(미도시)에 저장하게 된다.
신호 처리부(116)는 기저대역 수신부(114, 115)를 통해 획득된 가공되지 않은 데이터를 본 발명의 이미지 처리 알고리즘을 이용하여 이미지 처리함으로써, 다중 편파 FMCW 영상 레이더 이미지를 획득한다.
여기서, 신호 처리부(116)는 기저대역 수신부(114, 115)를 통해 VV/HV 편파 데이터 세트와 VH/HH 편파 데이터 세트의 두 개의 데이터 세트를 수신하고, 수신된 각 데이터 세트에 대한 레인지 컴프레션(range compression) 예를 들어, 레인지 패스트 푸리에 변환(FFT)과 애지머스(azimuth) FFT를 수행한 후 애지머스 FFT가 수행된 각 데이터 세트에 대하여, RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하며, RCMC가 수행된 데이터 세트 각각에 대하여 좌우 대칭을 보정 예를 들어, 공액 애지머스 컴프레션(Conjugate Azimuth Compression)을 수행한 후 애지머스 IFFT를 수행함으로써, VV 편파 이미지와 VH 편파 이미지를 획득하고, RCMC가 수행된 데이터 세트 각각에 대하여 애지머스 컴프레션을 수행한 후 애지머스 IFFT를 수행함으로써, HV 편파 이미지와 HH 편파 이미지를 획득할 수 있다.
여기서, Range Cell Migration 이란 레이더 시스템을 장착한 플랫폼이 어느 점 표적을 기준으로 지나가게 되면, 점 표적과 레이더 플랫폼 간의 거리는 변화하게 되는 것을 말한다. 그러나 이 변화가 레이더 시스템의 분해능보다 많이 변하게 되면 데이터 상에서 포물선 형태로 표시가 되고 애지머스 컴프레션(Azimuth Compression)을 할 수가 없다. 따라서, 이 포물선을 합성을 할 수 있도록 직선형태로 평탄화시켜 주는 신호처리 과정이 RCMC이다.
도 2은 본 발명의 다중 편파 FMCW 영상 레이더 시스템을 차량에 고정한 모습에 대한 일 예의 사진을 나타낸 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다중 편파 FMCW 영상 레이더 시스템을 차량에 설치하여 영상 레이더 데이터 획득 실험을 할 때 차량에 시스템을 고정한 모습을 나타내고 있다. FMCW 레이더에서는 송신부에서 수신부로 바로 넘어오는 직접 누설신호에 의하여 이미지 성능에 심각한 영향을 준다. 따라서, 본 발명은 일반 혼(Horn) 안테나에 비해서 사이드로브(Sidelobe)가 낮은 커루게이트 혼(Corrugated Horn) 안테나를 사용하여 직접 누설 신호를 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 시스템에서 톱니파 모양으로 주파수 변조 송신 신호를 사용할 때의 신호처리 흐름도를 나타낸 것으로, FMCW 레이더 시스템뿐만 아니라 Pulse Chirp 레이더에서도 송신 신호로 일반적으로 많이 사용하는 톱니파 주파수 변조 신호 모델을 사용한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 신호발생부에서 톱니파 모양으로 주파수 변조신호를 생성하면 RF 스위치 제어전압에 의해서 각각의 주파수 상승 변환기를 지나 수직편파, 수평편파 안테나로 분리되어 전파가 방사되게 된다. 수직편파 수신 안테나에는 각각의 다른 편파로 방사된 두 신호를 모두 받으며 VV-Pol(polarization), HV-Pol 형태의 신호를 받는다. 수평편파 수신 안테나에서도 각각의 다른 편파로 방사된 두 신호를 모두 받으며, VH-Pol, HH-Pol 형태의 신호를 모두 수신하게 된다. 주파수 혼합기를 지나 각각의 기저대역 수신부에서 거리정보와 속도정보를 나타내는 Beat 주파수 형태로 디지털 데이터가 저장되게 된다.
도 4는 본 발명의 시스템에서 삼각파 모양으로 주파수 변조 송신 신호를 사용할 때 신호처리 흐름도를 나타낸 것으로, 본 발명에서 제안하는 다중 편파 영상 레이더 신호처리 기법으로써, 톱니파가 아닌 삼각파 주파수 변조 모델을 사용한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 신호발생부에서 삼각파 모양으로 주파수 변조신호를 생성하면 RF 스위치 제어전압에 의해서 각각의 주파수 상승 변환기를 지나 수직편파, 수평편파 안테나로 분리되어 전파가 방사되게 된다. 수직편파 수신 안테나에는 각각의 다른 편파로 방사된 두 신호를 모두 받으며 VV/HV-Pol 형태의 신호를 받는다. 수평편파 수신 안테나에서도 각각의 다른 편파로 방사된 두 신호를 모두 받으며, VH/HH-Pol 형태의 신호를 수신하게 된다. 주파수 혼합기를 지나 각각의 기저대역 수신부에서 거리정보와 속도정보를 나타내는 Beat 주파수 형태로 디지털 데이터가 저장되게 된다. 즉, 기저대역 수신부에서 VV, VH, HV, HH-Pol 총 4가지 편파 모델에 대해서 저장을 하게 된다.
도 3과 도 4를 비교하면, 도 3에서 RF 스위치 제어 전압을 데이터 획득 시스템에 디지털 데이터 형태로 저장을 해야 되지만, 도 4에서는 RF 스위치의 제어 전압을 데이터 획득 시스템에 디지털 데이터 형태로 저장할 필요가 없어서 시스템의 복잡도를 줄일 수 있다. 또한, 도 3에서는 각각의 편파 모델을 RF 스위치 제어 전압과 동일한 주기의 펄스로 정확한 타이밍에 의해 데이터를 잘라내서 VV, HV, VH, HH-Pol 데이터 4개의 세트에 차례대로 저장해야 하지만 도 4에서는 정확하게 편파 별로 데이터를 자를 필요가 없기 때문에 RF 스위치 제어 전압과 동일한 주기의 펄스를 데이터로 저장할 필요가 없다. 현재 시스템에서 데이터 샘플링 레이트(Sampling Rate)를 알기 때문에 한 주기에 들어갈 데이터 개수를 맞춰서 시작지점과 관계없이 기저대역 수신부에서 두 개의 편파모델을 동시에 잘라서 (VV, HV), (VH, HH) 편파 데이터 2개의 세트에 차례대로 저장하면 된다.
즉, 도 3에서는 VV, HV, VH, HH-Pol의 가공되지 않은 데이터 4개의 세트 각각의 신호처리 알고리즘을 적용하여 총 4번의 신호처리를 진행해야 하지만, 도 4에서는 (VV, HV), (VH, HH) 가공되지 않은 편파 데이터 2개의 세트에 대해서 신호처리 알고리즘을 적용하면 되므로 신호처리 측면에서 효율이 높다. 또한, 도 4에서 보면 가공되지 않은 편파 데이터 2개의 세트에 대해서 2D FFT를 하게 되면, 한 개의 데이터 세트 (VV, HV)에서 VV, HV 이미지를 동시에 얻을 수 있고, 다른 한 개의 데이터 세트 (VH, HH)에서는 VH, HH 이미지를 동시에 얻을 수 있다.
도 3과 같이 상승 주파수 변조를 가지는 톱니파 신호일 때 신호발생부에서 생성되는 신호는 아래 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112019000933986-pat00001
여기서,
Figure 112019000933986-pat00002
는 중심 주파수,
Figure 112019000933986-pat00003
는 스윕 대역폭(Sweep Bandwidth),
Figure 112019000933986-pat00004
는 스윕 주기(Sweep Period)를 의미할 수 있다.
방사된 전파가 표적에 맞고 돌아오는 동안 발생한 시간 지연
Figure 112019000933986-pat00005
에 의해서 수신부에 들어오는 신호는 아래 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112019000933986-pat00006
이후 주파수 혼합기에서 국부 발진 신호에 의해 하강 변환하게 되어 거리 정보와 속도 정보를 가지는 IF 주파수 신호를 출력하는데, IF 주파수 신호는 아래 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112019000933986-pat00007
이와 같이, 한 주기로 받은 신호를 도 3과 같이 가공되지 않은 데이터 세트로 만들면 그 신호를 아래 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112019000933986-pat00008
도 4에서와 같이 삼각파 주파수 변조를 하면 상승 주파수 변조를 사용하는 VV, VH-Pol은 상기 수학식 4와 동일하게 나타낼 수 있으며 하강 주파수 변조를 사용하는 HV, HH-Pol은 아래 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112019000933986-pat00009
여기서,
Figure 112019000933986-pat00010
는 애지머스 엔빌로프(Azimuth Envelope)를 의미하고
Figure 112019000933986-pat00011
는 애지머스 처프 레이트(Azimuth Chirp Rate)를 의미할 수 있다. 그리고, 거리 정보를 가지고 있는 Beat 주파수는
Figure 112019000933986-pat00012
일 수 있다.
VV, VH-Pol에서는 상기 수학식 4에서 알 수 있듯이, (-) 부호이며, HV, HH-Pol에서는 상기 수학식 5에서 알 수 있듯이 (+) 부호이다. 그러므로 신호처리를 하게 되면 도 4에 도시된 바와 같이 첫 번째 데이터 세트에서 좌측은 VV, 우측은 HV-Pol의 데이터가 자리하게 되며 부호가 정반대이므로 좌우가 정확히 대칭인 형태를 가진다.
도 5은 본 발명의 일 실시예 따른 다중 편파 FMCW 영상 레이더 이미지 처리 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 처리 방법(500)은 기존의 영상 레이더 이미지 처리알고리즘으로 많이 사용되는 Range Dopper Algorithm(RDA)를 기반으로 구성된다.
구체적으로, 본 발명의 방법은 첫 번째 단계로 레인지 컴프레션(Range Compression)의 일환으로 펄스 레이더 종류와는 다르게 FMCW 레이더 시스템에서는 기저대역 수신부를 통해 수신되는 두 개의 데이터 세트 예를 들어, VV/HV 편파 데이터 세트와 VH/HH 편파 데이터 세트를 패스트 푸리에 변환(FFT)에 의해 빠른 계산시간 내에 거리정보를 추출할 수 있으며, 이 단계를 Range FFT(501)라 한다.
이 후 기존의 RDA와 유사하게 애지머스 FFT(Azimuth FFT)(502)를 거친다.
애지머스 FFT를 거친 두 개의 데이터 세트로부터 각각의 편파모드에 대한 이미지로 추출한 다음 다중 편파 영상 레이더 이미지 예를 들어, VV 편파 이지미와 VH 편파 이미지를 획득(503)하기 위하여, RCMC(504)를 수행한 후 이미지의 형태를 보면 한 데이터 세트에 있는 두 가지의 편파 모드의 이미지가 좌우 대칭인 형태이며, 이를 좌우 대칭을 보정하여 동일한 형태의 이미지로 생성시켜줘야 한다. 그래서 음의 주파수를 Beat 주파수를 가지는 VV 편파 데이터와 VH-Pol 데이터들을 공액 애지머스 컴프레션(Conjugate Azimuth Compression)(505)이라는 신호처리 과정을 통해서 좌우대칭을 보정해줘야 한다. 그래서 좌우대칭을 맞춰주기 위해 VV, VH-Pol 데이터에 공액(Conjugate)을 취하면 아래 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112019000933986-pat00013
여기서,
Figure 112019000933986-pat00014
는 임펄스 응답(Impulse Response)을 의미할 수 있다.
이와 다르게 애지머스 FFT를 거친 두 개의 데이터 세트로부터 HV 편파 이지미와 HH 편파 이미지를 획득(503)하기 위하여, RCMC(504)를 수행한 후 애지머스 컴프레션(Azimuth compression)을 수행한다. HV, HH-Pol 신호는 애지머스 컴프레션(Azimuth compression) 단계 이전의 식을 아래 <수학식 7>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112019000933986-pat00015
상기 수학식 6과 수학식 7에서 알 수 있듯이, 마지막 항의 부호가 다르므로, 애지머스 컴프레션(Azimuth Compression)을 위한 매칭된 필터(Matched Filter)는 아래 <수학식 8> 및 <수학식 9>와 같이 다를 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112019000933986-pat00016
[수학식 9]
Figure 112019000933986-pat00017
다음과 같은 매칭된 필터(Matched Filter)를 사용하게 되지 않을 경우 각각의 단일 편파 이미지는 생성되지 않는다. 본 발명의 방법에 따른 단계를 거친 후, 애지머스 역 패스트 푸리에 변환(Azimuth IFFT)(507, 508) 단계를 거치면 각각의 단일 편파 이미지인 VV, VH, HV, HH-Pol SAR 이미지(509, 510, 511, 512)를 획득할 수 있다.
비록, 도 5의 단계 중 503에서 VV 편파, VH 편파, HV 편파와 HH 편파를 판단하는 것으로 도시하였지만, 본 발명에 따른 방법은 애지머스 FFT를 거친 VV/HV 편파 데이터 세트와 VH/HH 편파 데이터 세트에 대하여, RCMC를 수행하고, 공액 애지머스 컴프레션을 수행한 후 애지머스 IFFT를 수행함으로써, VV 편파 SAR 이미지와 VH 편파 SAR 이미지를 획득할 수 있으며, 애지머스 FFT를 거친 VV/HV 편파 데이터 세트와 VH/HH 편파 데이터 세트에 대하여, RCMC를 수행하고, 애지머스 컴프레션을 수행한 후 애지머스 IFFT를 수행함으로써, HV 편파 SAR 이미지와 HH 편파 SAR 이미지를 획득할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 레이더 시스템 및 이미지 처리 방법은 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득할 수 있다. 일 예로, 도 6은 본 발명에 의한 단일 편파로 처리한 FMCW 영상 레이더 이미지의 일 예시도를 나타낸 것으로, VV, VH, HV, HH-Pol 영상레이더 이미지 중 VV-Pol을 이용하여 얻은 이미지를 나타낸 것이다. 다른 일 예로, 도 7은 본 발명에 의한 다중 편파 FMCW 영상 레이더의 컬러 코디드 이미지의 일 예시도를 나타낸 것으로, VV, VH, HV, HH-Pol 영상 레이더 이미지를 일반적으로 통용하는 파울리 코디드 리프리젠테이션(Pauli Coded Representation)을 이용하여 컬러 그레이딩(Color Grading)을 하였으며, 이를 통해 고해상도의 컬러 코디드 이미지가 획득되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable 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 장치에 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.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 선형적으로 시간에 따라 변하는 주파수 변조 신호를 생성하는 신호 발생부;
    상기 주파수 변조 신호를 펄스 반복 주기로 수직 편파와 수평 편파를 수직 편파 송신 안테나와 수평 편파 송신 안테나를 이용하여 방사하는 송신부;
    상기 펄스 반복 주기로 방사된 수직 편파 신호와 수평 편파 신호가 객체에 의해 반사된 신호를 수직 편파 수신 안테나와 수평 편파 수신 안테나를 이용하여 수신하고, 상기 수직 편파 수신 안테나와 상기 수평 편파 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 기초하여 수직수직(VV) 편파와 수평수직(HV) 편파 데이터를 포함하는 VV/HV 편파 데이터 세트 및 수직수평(VH) 편파와 수평수평(HH) 편파 데이터를 포함하는 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하는 수신부; 및
    상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대하여, 레인지 컴프레션(range compression)과 애지머스 패스트 푸리에 변환(azimuth FFT)를 수행한 후 RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하고, 상기 RCMC가 수행된 VV/HV 편파 데이터 세트에 대하여 공액 애지머스 컴프레션(Conjugate Azimuth Compression)을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환(azimuth IFFT)을 수행함으로써, VV 편파 영상 레이더 이미지와 VH 편파 영상 레이더 이미지를 획득하고, 상기 RCMC가 수행된 VH/HH 편파 데이터 세트에 대하여 애지머스 컴프레션을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환을 수행함으로써, HV 편파 영상 레이더 이미지와 HH 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 신호 처리부
    를 포함하는 영상 레이더 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는
    상기 펄스 반복 주기에 대한 정보와 무관하게, 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 영상 레이더 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 발생부는
    삼각파 형태의 주파수 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 레이더 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 송신부는
    상기 주파수 변조 신호를 상기 펄스 반복 주기로 스위칭하는 RF 스위치;
    상기 RF 스위치를 통해 수신되는 상기 주파수 변조 신호를 미리 설정된 주파수 대역으로 변환하여 상기 수직 편파 송신 안테나로 제공하는 제1 주파수 상승 변환기; 및
    상기 RF 스위치를 통해 수신되는 상기 주파수 변조 신호를 상기 주파수 대역으로 변환하여 상기 수평 편파 송신 안테나로 제공하는 제2 주파수 상승 변환기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 레이더 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는
    상기 수직 편파 수신 안테나를 통해 수신되는 신호와 상기 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 객체의 거리정보와 도플러 정보를 포함하는 비트(Beat) 주파수 성분으로 변환시키는 제1 주파수 혼합부;
    상기 수평 편파 수신 안테나를 통해 수신되는 신호와 상기 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 객체의 거리정보와 도플러 정보를 포함하는 비트(Beat) 주파수 성분으로 변환시키는 제2 주파수 혼합부;
    상기 제1 주파수 혼합부에 의해 변환된 비트 주파수 성분에 기초하여 상기 VV/HV 편파 데이터 세트를 생성하는 제1 기저대역 수신부; 및
    상기 제2 주파수 혼합부에 의해 변환된 비트 주파수 성분에 기초하여 상기 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하는 제2 기저대역 수신부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 레이더 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수직 편파 송신 안테나, 상기 수평 편파 송신 안테나, 상기 수직 편파 수신 안테나 및 상기 수평 편파 수신 안테나는
    커루게이트 혼(Corrugated Horn) 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 레이더 시스템.
  8. 선형적으로 시간에 따라 변하는 주파수 변조 신호를 생성하는 단계;
    상기 주파수 변조 신호를 펄스 반복 주기로 수직 편파와 수평 편파를 수직 편파 송신 안테나와 수평 편파 송신 안테나를 이용하여 방사하는 단계;
    상기 펄스 반복 주기로 방사된 수직 편파 신호와 수평 편파 신호가 객체에 의해 반사된 신호를 수직 편파 수신 안테나와 수평 편파 수신 안테나를 이용하여 수신하는 단계;
    상기 수직 편파 수신 안테나와 상기 수평 편파 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 기초하여 수직수직(VV) 편파와 수평수직(HV) 편파 데이터를 포함하는 VV/HV 편파 데이터 세트 및 수직수평(VH) 편파와 수평수평(HH) 편파 데이터를 포함하는 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하는 단계; 및
    상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대하여, 레인지 컴프레션(range compression)과 애지머스 패스트 푸리에 변환(azimuth FFT)를 수행한 후 RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하고, 상기 RCMC가 수행된 VV/HV 편파 데이터 세트에 대하여 공액 애지머스 컴프레션(Conjugate Azimuth Compression)을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환(azimuth IFFT)을 수행함으로써, VV 편파 영상 레이더 이미지와 VH 편파 영상 레이더 이미지를 획득하고, 상기 RCMC가 수행된 VH/HH 편파 데이터 세트에 대하여 애지머스 컴프레션을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환을 수행함으로써, HV 편파 영상 레이더 이미지와 HH 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 단계
    를 포함하는 영상 레이더 동작 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는
    상기 펄스 반복 주기에 대한 정보와 무관하게, 다중 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 영상 레이더 동작 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 주파수 변조 신호를 생성하는 단계는
    삼각파 형태의 주파수 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 레이더 동작 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 방사하는 단계는
    상기 주파수 변조 신호를 상기 펄스 반복 주기로 스위칭하고, 상기 스위칭된 주파수 변조 신호를 미리 설정된 주파수 대역으로 변환하여 상기 수직 편파 송신 안테나와 상기 수평 편파 송신 안테나로 순차적으로 제공함으로써, 상기 수직 편파 신호와 상기 수평 편파 신호를 방사하는 것을 특징으로 하는 영상 레이더 동작 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 세트를 생성하는 단계는
    상기 수직 편파 수신 안테나를 통해 수신되는 신호와 상기 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 객체의 거리정보와 도플러 정보를 포함하는 제1 비트(Beat) 주파수 성분으로 변환시키고, 상기 변환된 제1 비트 주파수 성부에 기초하여 상기 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하며,
    상기 수평 편파 수신 안테나를 통해 수신되는 신호와 상기 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 객체의 거리정보와 도플러 정보를 포함하는 제2 비트(Beat) 주파수 성분으로 변환시키고, 상기 변환된 제2 비트 주파수 성분에 기초하여 상기 VH/HH 편파 데이터 세트를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 레이더 동작 방법.
  14. 수직수직(VV) 편파와 수평수직(HV) 편파 데이터를 포함하는 VV/HV 편파 데이터 세트 및 수직수평(VH) 편파와 수평수평(HH) 편파 데이터를 포함하는 VH/HH 편파 데이터 세트를 수신하는 단계; 및
    상기 VV/HV 편파 데이터 세트와 상기 VH/HH 편파 데이터 세트 각각에 대하여, 레인지 컴프레션(range compression)과 애지머스 패스트 푸리에 변환(azimuth FFT)를 수행한 후 RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하고, 상기 RCMC가 수행된 VV/HV 편파 데이터 세트에 대하여 공액 애지머스 컴프레션(Conjugate Azimuth Compression)을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환(azimuth IFFT)을 수행함으로써, VV 편파 영상 레이더 이미지와 VH 편파 영상 레이더 이미지를 획득하고, 상기 RCMC가 수행된 VH/HH 편파 데이터 세트에 대하여 애지머스 컴프레션을 수행한 후 애지머스 역 패스트 푸리에 변환을 수행함으로써, HV 편파 영상 레이더 이미지와 HH 편파 영상 레이더 이미지를 획득하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
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