KR102420978B1 - System and method for simulation and image quality analysis of sar payload for micro-satellite - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 능동 위상 배열 안테나 기반 초소형 위성 SAR(Synthetic Aperture Radar) 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 능동 위상 배열 안테나 기반 초소형 위성 SAR 탑재체를 시뮬레이션하고, 초소형 위성 SAR 탑재체를 통해 촬영된 영상의 품질을 분석하는 초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for simulating an active phased array antenna-based micro-satellite SAR (Synthetic Aperture Radar) payload and image quality analysis, and more particularly, simulating an active phased-array antenna-based micro-satellite SAR payload, and It relates to a system and method for simulation and image quality analysis of a micro-satellite SAR payload that analyzes the quality of images captured through a satellite SAR payload.
SAR(Synthetic Aperture Radar, 합성 개구 레이더)는 능동 위상 배열 안테나를 통해 전파를 지상으로 방사하여 수신되는 반사파를 이용하여 지표면의 영상을 만드는 장치이다. SAR (Synthetic Aperture Radar) is a device that radiates radio waves to the ground through an active phased array antenna and uses the received reflected wave to create an image of the earth's surface.
도 1은 일반적인 SAR 위성을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a typical SAR satellite.
도 1과 같이, 원하는 지역을 관측하고 정찰하는 임무를 수행하는 SAR 위성은 위성 궤도 운용을 수행하기 위한 구조로 이루어진 위성본체(1)와, 날씨와 밤낮에 관계없이 전천후의 영상 촬영이 가능하고 전파통신 등의 임무를 수행하는 탑재체(2)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the SAR satellite, which performs the mission of observing and reconnaissance of a desired area, has a
초소형 SAR 위성은 중대형 위성과 다르게, 초소형 위성의 핵심이 경량화인 만큼 각 구성품들의 경량화는 필수적인 요소이다. 즉, 100kg 급 초소형 위성을 위한 위성용 SAR 탑재체의 구성품 또한 무게를 최소화 할 필요가 있다. SAR 탑재체의 설계 결과를 사전에 검증하고, 개발에 소요되는 비용과 시간을 최소화하기 위해 초소형 위성 SAR를 위한 SAR 탑재체 시뮬레이션 기술과 영상품질 분석 기술이 필요하였다. Unlike mid-to-large satellites, the miniature SAR satellite is an essential element because the core of the miniature satellite is light weight. In other words, it is necessary to minimize the weight of the components of the SAR payload for satellites for 100kg class ultra-small satellites. In order to verify the design result of the SAR payload in advance and to minimize the cost and time required for development, the SAR payload simulation technology and image quality analysis technology for the micro-satellite SAR were required.
본 발명은 능동 위상 배열 안테나 기반 100kg 급 이하의 초소형 위성에 적합한 SAR 탑재체를 시뮬레이션하고, SAR 탑재체를 통해 촬영된 영상의 품질을 분석하는 초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. The present invention provides a system and method for simulating a SAR payload suitable for an active phased array antenna-based ultra-small satellite of 100 kg or less, and analyzing the quality of an image captured through the SAR payload do.
본 발명의 실시 예에 따른 초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템은 SAR 위성 궤도 정보를 포함하는 정보를 제공하는 SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터; 안테나 패턴 정보를 생성하는 SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터; 상기 SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터로부터 SAR 위성 궤도 정보를 제공받아 SAR 탑재체 원시 데이터를 생성하고, 상기 SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터를 통해 생성된 안테나 패턴 정보를 입력받아 시뮬레이션을 수행하는 SAR 탑재체 시뮬레이터; 및 상기 SAR 탑재체 시뮬레이터로부터 생성된 SAR 탑재체 원시 데이터를 입력받아 원시 데이터를 분석하고, SAR 영상합성알고리즘을 이용하여 미리 설정된 운용시나리오에서의 SAR 영상을 합성하여 점표적에 대한 SAR 영상품질을 분석하는 SAR 탑재체 처리기를 포함한다. A system for simulation and image quality analysis of a micro-satellite SAR payload according to an embodiment of the present invention includes: a SAR payload mission analysis simulator providing information including SAR satellite orbit information; SAR payload antenna simulator for generating antenna pattern information; a SAR payload simulator that receives SAR satellite orbit information from the SAR payload mission analysis simulator to generate SAR payload raw data, and receives antenna pattern information generated through the SAR payload antenna simulator to perform simulation; and SAR that analyzes the raw data by receiving the SAR payload raw data generated from the SAR payload simulator, and synthesizes the SAR image in a preset operation scenario using the SAR image synthesis algorithm to analyze the SAR image quality for the dot target. Includes payload handler.
상기 SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터는 지구 모델, 관측 표적 모델, 위성 궤도 모델 및 위성 모델을 포함하여 DEM(Digital Elevation Model)를 기반으로 하여 지구 모델을 전시하고, 지구 적도면 전시, 위성 궤도 3차원 전시, 위성 궤도면 및 위성체 3차원 모델 전시 및 관심 지역을 전시하고, 위성의 재방문주기(Revisit Time)를 분석하는 한편, 시뮬레이션 파라미터를 설정하고, 시뮬레이션과 관련된 전시 설정과 시뮬레이션 로그 내용을 표시하며, 군집 위성 시뮬레이션을 수행하고 분석 및 전시할 수 있다.The SAR payload mission analysis simulator displays the Earth model based on the Digital Elevation Model (DEM), including the Earth model, the observation target model, the satellite orbit model, and the satellite model, and displays the Earth's equatorial plane, the
상기 SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터는 안테나 파라미터를 설정하고, 능동 위상 배열 안테나의 기하 구조를 전시하고, 복사소자(element antenna) 패턴을 분석하고 전시하는 한편, 전체 능동 위상 배열 안테나의 안테나 패턴을 분석하여 2차원 전시 또는 3차원으로 전시하고, 능동 위상 배열 안테나의 반도체 송수신 모듈(TRM)의 고장에 따른 안테나 패턴 영향성을 분석하고, 반도체 송수신 모듈의 급전계수의 진폭 및 위상 오차에 따른 안테나 패턴 변화 특성과 복사소자의 위치 오차에 따른 영향성을 분석할 수 있다. The SAR payload antenna simulator sets the antenna parameters, displays the geometry of the active phased array antenna, analyzes and displays the element antenna pattern, and analyzes the antenna pattern of the entire active phased array antenna to be two-dimensional. Display or 3D display, analyze the antenna pattern influence according to the failure of the semiconductor transceiver module (TRM) of the active phased array antenna, and the antenna pattern change characteristics and radiation according to the amplitude and phase error of the feeding coefficient of the semiconductor transceiver module The influence of the position error of the device can be analyzed.
상기 SAR 탑재체 시뮬레이터는 미리 설정된 운용시나리오에 따라 영상획득 기하를 전시하고, 영상획득시의 각 펄스별 타이밍 상태를 분석하고 전시하며, SAR 탑재체의 운용 입사각 범위를 표시할 수 있다. The SAR payload simulator may display the image acquisition geometry according to a preset operation scenario, analyze and display the timing state for each pulse during image acquisition, and display the operating incident angle range of the SAR payload.
상기 SAR 탑재체 시뮬레이터는 SAR 탑재체 시스템 파라미터와 SAR 위성 궤도 파라미터를 입력 데이터로 하고, 출력 데이터로 SAR 탑재체 원시 데이터를 생성하여 출력하고, 관측 지역에서의 점표적 기하를 전시하고, 안테나 패턴을 전시하며, 송신 펄스에 대한 시간 영역에서의 파형과 시간-주파수 영역에서의 스펙트럼 특성을 분석하고 전시하고, 영상획득 기하 특성을 시뮬레이션하여 송신 펄스와 수신 펄스 및 최근저점(off-nadir) 반사신호 파형을 전시하여 정상적인 수신 신호 획득이 이루어지는지를 확인할 수 있다. The SAR payload simulator takes SAR payload system parameters and SAR satellite orbit parameters as input data, generates and outputs SAR payload raw data as output data, displays the dot target geometry in the observation area, and displays the antenna pattern, It analyzes and displays the waveform in the time domain and the spectral characteristics in the time-frequency domain for the transmit pulse, and simulates the image acquisition geometric characteristics to display the transmit pulse, the receive pulse, and the off-nadir reflected signal waveform. It can be checked whether a normal reception signal is obtained.
상기 SAR 탑재체 처리기는 SAR 탑재체 파라미터를 설정하고, SAR 영상합성알고리즘을 통해 합성된 SAR 영상에 대해 임펄스 응답특성, 거리 및 방위 해상도 및 PSLR(Peak Sidelobe Level Ratio), ISLR(Integrated Sidelobe Level Ratio)의 영상품질을 분석할 수 있다. The SAR payload processor sets SAR payload parameters, and for the SAR image synthesized through the SAR image synthesis algorithm, impulse response characteristics, distance and azimuth resolution, and PSLR (Peak Sidelobe Level Ratio), ISLR (Integrated Sidelobe Level Ratio) images quality can be analyzed.
상기 SAR 영상합성알고리즘은 RDA(Range Doppler Algorithm) 알고리즘 또는 RMA(Range Migration Algorithm) 알고리즘일 수 있다. The SAR image synthesis algorithm may be a Range Doppler Algorithm (RDA) algorithm or a Range Migration Algorithm (RMA) algorithm.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 방법은 SAR 위성 궤도 정보를 제공받아 SAR 탑재체 원시 데이터를 생성하고, 안테나 패턴 정보를 입력받아 시뮬레이션을 수행하는 과정; 및 상기 SAR 탑재체 원시 데이터를 입력받아 원시 데이터를 분석하고, SAR 영상합성알고리즘을 이용하여 미리 설정된 운용시나리오에서의 SAR 영상을 합성하여 점표적에 대한 SAR 영상품질을 분석하는 과정을 포함한다. In addition, the method for simulation and image quality analysis of a micro-satellite SAR payload according to an embodiment of the present invention includes the steps of receiving SAR satellite orbit information to generate SAR payload raw data, and performing a simulation by receiving antenna pattern information; and receiving the SAR payload raw data, analyzing the raw data, and synthesizing the SAR image in a preset operation scenario using the SAR image synthesis algorithm to analyze the SAR image quality for the dot target.
상기 SAR 영상합성알고리즘은 RDA(Range Doppler Algorithm) 알고리즘 또는 RMA(Range Migration Algorithm) 알고리즘일 수 있다. The SAR image synthesis algorithm may be a Range Doppler Algorithm (RDA) algorithm or a Range Migration Algorithm (RMA) algorithm.
본 발명의 실시 예에 따르면, 능동 위상 배열 안테나 기반의 100kg 급 이하의 초소형 위성 SAR용 SAR 탑재체를 설계함에 있어서, 고해상 표준모드, 광역 관측모드에서 필요로 하는 기능들을 구현하여 안정적으로 SAR 영상을 획득하도록 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in designing a SAR payload for ultra-small satellite SAR of 100 kg or less based on an active phased array antenna, the SAR image is stably acquired by implementing the functions required in the high-resolution standard mode and wide-area observation mode. can do it
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 능동 위상 배열 안테나를 통해 구현되는 전자적 빔 조향 기능을 통해 임무 수행의 적시성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 다양한 SAR 영상 획득 시나리오 수행이 가능하며, 또한 기계적 빔 조향의 경우에 비해 자세 기동에 의한 위성체 진동이 최소화되어 우수한 SAR 영상품질을 확보할 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, it is possible to improve the timeliness of mission performance through the electronic beam steering function implemented through the active phased array antenna. In addition, various SAR image acquisition scenarios can be performed, and superior SAR image quality can be secured because satellite vibration due to posture maneuver is minimized compared to the case of mechanical beam steering.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 위성용 SAR 탑재체의 성능을 예측 가능하고, 구성품 사양을 정확하게 도출할 수 있으며, 탑재체 제어부의 소프트 웨어(S/W) 설계 및 개발에 활용할 수 있으며, SAR 탑재체 개발 및 제작시 고려할 사항을 식별할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the performance of the SAR payload for satellite can be predicted, component specifications can be accurately derived, and it can be used for software (S/W) design and development of the payload control unit, and development of the SAR payload. and considerations during production can be identified.
도 1은 일반적인 SAR 위성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시스템의 구조를 간략하게 나타내는 블록도(아키텍쳐).
도 3은 도 2에 도시된 각 시뮬레이터 동작 특성을 간략하게 나타내는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터 GUI의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 도 2에 도시된 SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터 GUI의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 도 2에 도시된 SAR 탑재체 시뮬레이터 GUI의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 도 2에 도시된 SAR 탑재체 처리기 GUI의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 SAR 탑재체 처리기의 영상합성알고리즘 처리 흐름도.
도 9는 SAR 탑재체 처리기를 통해 처리된 SAR 영상합성 결과를 나타내는 도면.
1 is a diagram showing a typical SAR satellite.
2 is a block diagram (architecture) schematically illustrating the structure of a system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating operation characteristics of each simulator shown in FIG. 2 ;
4 is a view showing an example of the SAR payload mission analysis simulator GUI shown in FIG. 2 .
Fig. 5 is a diagram showing an example of the SAR payload antenna simulator GUI shown in Fig. 2;
Fig. 6 is a diagram showing an example of the SAR payload simulator GUI shown in Fig. 2;
Fig. 7 is a diagram showing an example of the SAR payload processor GUI shown in Fig. 2;
8 is a flowchart of image synthesis algorithm processing of the SAR payload processor according to the present invention.
9 is a view showing the SAR image synthesis result processed through the SAR payload processor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments of the present invention allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art It is provided to fully inform In the drawings, like reference numerals refer to like elements.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시스템의 구조를 간략하게 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 각 시뮬레이터 동작 특성을 간략하게 나타내는 도면이다. FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the structure of a system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram schematically illustrating operation characteristics of each simulator shown in FIG. 2 .
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템(10)은 능동 위상 배열 안테나 기반 초소형 위성 SAR 탑재체의 시뮬레이션 및 영상품질을 분석하기 위한 시스템으로서, SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터(11)와, SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터(12)와, SAR 탑재체 시뮬레이터(13)와, SAR 탑재체 처리기(14)를 포함한다. 2 and 3, the
도 4는 도 2에 도시된 SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터 GUI의 일례를 나타내는 도면이다. 4 is a diagram illustrating an example of the SAR payload mission analysis simulator GUI shown in FIG. 2 .
도 2 내지 도 4와 같이, SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터(11)는 SAR 탑재체 외부 환경 시뮬레이터로서, 지구 모델, 관측 표적 모델, 위성 궤도 모델 및 위성 모델을 포함하고, 여기서, 상기 지구 모델은 구형 모델(spherical earth)로 가정하고, 상기 위성 궤도 모델은 케플러 궤도 모델(Kepler Orbit Model)을 적용할 수 있다. 2 to 4, the SAR payload
SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터(11)는 SAR 탑재체 시스템 설계 도구(15)에서 설계된 SAR 운용모드 파라미터를 입력받고, DEM(Digital Elevation Model)를 기반으로 지구 모델(earth model)을 전시하고, 지구 적도면, 위성 궤도 3차원 전시, 위성 궤도면 및 위성체 3차원 모델 전시, 관심지역(표적) 상세 전시를 한다. 또한, 임무/운용모드, 위성 궤도/자세, 통신을 수행하고, 위성의 재방문주기(Revisit Time)를 분석하고, 시뮬레이션과 관련된 전시 설정과 시뮬레이션 로그 내용을 표시하고, 시뮬레이션 파라미터들을 설정한다. 또한, 군집 위성 시뮬레이션을 수행하고, 분석 및 전시를 한다. The SAR payload
도 5는 도 2에 도시된 SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터 GUI의 일례를 나타내는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the SAR payload antenna simulator GUI shown in FIG. 2 .
도 2 내지 도 5를 참조하면, SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터(12)는 능동 위상 배열 안테나의 설계 파라미터를 이용하여 실제 안테나 빔 패턴을 최적화하여 모델링하고 생성한다. 이러한 SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터(12)는 SAR 탑재체 시스템 설계 도구(15)에서 설계된 SAR 운용모드 파라미터를 입력받고, 안테나 파라미터를 설정한다. 그리고, 능동 위상 배열 안테나의 기하 구조(array geometry)를 전시하며, 복사소자(element antenna) 패턴을 분석하고 전시한다. 또한, 전체 능동 위상 배열 안테나의 안테나 패턴을 분석하여 2차원 전시 또는 3차원으로 전시한다. 그리고, 능동 위상 배열 안테나의 반도체 송수신 모듈(Transmit Receive Module, TRM)의 고장에 따른 안테나 패턴 영향성을 분석하고, TRM의 급전계수의 진폭 및 위상 오차에 따른 안테나 패턴 변화 특성과 복사소자의 위치 오차에 따른 영향성을 분석한다.2 to 5 , the SAR
도 6은 도 2에 도시된 SAR 탑재체 시뮬레이터 GUI의 일례를 나타내는 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the SAR payload simulator GUI shown in FIG. 2 .
도 6을 참조하면, SAR 탑재체 시뮬레이터(13)는 SAR 탑재체 시스템 설계 도구(15)에서 설계된 SAR 운용모드 파라미터를 입력받고, SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터(11)로부터 위성 궤도 정보 등을 입력받아 SAR 탑재체 원시 데이터(SAR Raw data)를 생성하고, SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터(12)로부터 생성된 안테나 패턴 정보를 입력받아 시뮬레이션을 수행한다. 그리고, SAR 탑재체 시뮬레이터(13)는 미리 설정된 운용시나리오에 따라 영상획득 기하를 전시하고, 영상획득시의 각 펄스별 타이밍 상태를 분석하고 전시하다. 또한, SAR 탑재체의 운용 입사각 범위를 표시한다. Referring to FIG. 6 , the
이러한 SAR 탑재체 시뮬레이터(13)는 SAR 탑재체 시스템 파라미터와 SAR 위성 궤도 파라미터 등을 포함하는 입력 데이터를 입력받아 출력 데이터로 SAR 탑재체 원시 데이터를 생성하여 출력한다. 또한, 관측 지역(표적)에서의 점표적 기하를 전시하고, 안테나 패턴을 전시한다. 그리고, 송신 펄스에 대한 시간 영역에서의 파형과 시간-주파수 영역에서의 스펙트럼 특성을 분석하고 전시한다. 그리고, 영상획득 기하 특성을 시뮬레이션하여 송신 펄스와 수신 펄스, 그리고 최근저점(off-nadir) 반사신호 파형을 전시하여 정상적인 수신 신호 획득이 이루어지는지를 확인할 수 있다. The
도 7은 도 2에 도시된 SAR 탑재체 처리기 GUI의 일례를 나타내는 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the SAR payload processor GUI shown in FIG. 2 .
도 7을 참조하면, SAR 탑재체 처리기(14)는 SAR 탑재체 시뮬레이터(13)로부터 생성된 SAR 탑재체 원시 데이터를 입력받아 SAR 영상합성알고리즘을 적용하여 미리 설정된 운용시나리오에서의 SAR 영상을 합성하여 점표적에 대한 SAR 영상품질을 분석한다. Referring to FIG. 7 , the
도 8은 본 발명에 따른 SAR 탑재체 처리기의 영상합성알고리즘 처리 흐름도이고, 도 9는 SAR 탑재체 처리기를 통해 처리된 SAR 영상합성 결과를 나타내는 도면이다. 8 is a flowchart of the image synthesis algorithm processing of the SAR payload processor according to the present invention, and FIG. 9 is a view showing the SAR image synthesis result processed through the SAR payload processor.
도 8 및 도 9와 같이, SAR 탑재체 처리기(14)는 SAR 탑재체 파라미터를 설정하고, SAR 탑재체 시뮬레이터(13)로부터 생성된 SAR 탑재체 원시 데이터(SAR Raw Data)를 입력받아 원시 데이터를 분석하고, SAR 영상합성알고리즘인 RDA(Range Doppler Algorithm) 알고리즘 또는 RMA(Range Migration Algorithm)(또는 WKA) 알고리즘을 적용하여 SAR 영상을 합성한다. 그리고, SAR 영상합성알고리즘을 통해 합성된 SAR 영상에 대해 임펄스 응답특성, 거리 및 방위 해상도 및 PSLR(Peak Sidelobe Level Ratio), ISLR(Integrated Sidelobe Level Ratio) 등의 영상품질을 분석한다. 이를 통해, SAR 탑재체의 설계 사양을 도출하고, 성능을 효과적으로 예측할 수 있다. 8 and 9, the
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated using specific terms, but such terms are only for clearly explaining the present invention, and the embodiments of the present invention and the described terms are the spirit of the following claims And it is obvious that various changes and changes can be made without departing from the scope. Such modified embodiments should not be individually understood from the spirit and scope of the present invention, but should be said to fall within the scope of the claims of the present invention.
1 : 위성본체
2 : 탑재체
10 : 시스템
11 : SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터
12 : SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터
13 : SAR 탑재체 시뮬레이터
14 : SAR 탑재체 처리기
15 : SAR 탑재체 시스템 설계 도구
1: satellite body
2: payload
10: system
11: SAR payload mission analysis simulator
12: SAR Payload Antenna Simulator
13: SAR Payload Simulator
14: SAR payload handler
Part 15: SAR Payload System Design Tool
Claims (9)
안테나 패턴 정보를 생성하는 SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터;
상기 SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터로부터 SAR 위성 궤도 정보를 제공받아 SAR 탑재체 원시 데이터를 생성하고, 상기 SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터를 통해 생성된 안테나 패턴 정보를 입력받아 시뮬레이션을 수행하는 SAR 탑재체 시뮬레이터; 및
상기 SAR 탑재체 시뮬레이터로부터 생성된 SAR 탑재체 원시 데이터를 입력받아 원시 데이터를 분석하고, SAR 영상합성알고리즘을 이용하여 미리 설정된 운용시나리오에서의 SAR 영상을 합성하여 점표적에 대한 SAR 영상품질을 분석하는 SAR 탑재체 처리기; 를 포함하고,
상기 SAR 탑재체 임무분석 시뮬레이터는 SAR 탑재체 시스템 설계 도구에서 설계된 SAR 운용모드 파라미터를 입력받고, 지구 모델, 관측 표적 모델, 위성 궤도 모델 및 위성 모델을 포함하여 DEM(Digital Elevation Model)를 기반으로 하여 지구 모델을 전시하고, 지구 적도면 전시, 위성 궤도 3차원 전시, 위성 궤도면 및 위성체 3차원 모델 전시 및 관심 지역을 전시하고, 위성의 재방문주기(Revisit Time)를 분석하는 한편, 시뮬레이션 파라미터를 설정하고, 시뮬레이션과 관련된 전시 설정과 시뮬레이션 로그 내용을 표시하며, 군집 위성 시뮬레이션을 수행하고 분석 및 전시하고,
상기 SAR 탑재체 안테나 시뮬레이터는 상기 SAR 탑재체 시스템 설계 도구에서 설계된 SAR 운용모드 파라미터를 입력받고, 안테나 파라미터를 설정하고, 능동 위상 배열 안테나의 기하 구조를 전시하고, 복사소자(element antenna) 패턴을 분석하고 전시하는 한편, 전체 능동 위상 배열 안테나의 안테나 패턴을 분석하여 2차원 전시 또는 3차원으로 전시하고, 능동 위상 배열 안테나의 반도체 송수신 모듈(TRM)의 고장에 따른 안테나 패턴 영향성을 분석하고, 반도체 송수신 모듈의 급전계수의 진폭 및 위상 오차에 따른 안테나 패턴 변화 특성과 복사소자의 위치 오차에 따른 영향성을 분석하고,
상기 SAR 탑재체 시뮬레이터는 상기 SAR 탑재체 시스템 설계 도구에서 설계된 SAR 운용모드 파라미터를 입력받고, 미리 설정된 운용시나리오에 따라 영상획득 기하를 전시하고, 영상획득시의 각 펄스별 타이밍 상태를 분석하고 전시하며, SAR 탑재체의 운용 입사각 범위를 표시하는,
초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템.
SAR payload mission analysis simulator providing information including SAR satellite orbit information;
SAR payload antenna simulator for generating antenna pattern information;
a SAR payload simulator that receives SAR satellite orbit information from the SAR payload mission analysis simulator to generate SAR payload raw data, and receives antenna pattern information generated through the SAR payload antenna simulator to perform simulation; and
SAR payload that receives the SAR payload raw data generated from the SAR payload simulator, analyzes the raw data, and synthesizes the SAR image in a preset operation scenario using the SAR image synthesis algorithm to analyze the SAR image quality for the dot target handler; including,
The SAR payload mission analysis simulator receives the SAR operation mode parameters designed in the SAR payload system design tool, and the Earth model based on the Digital Elevation Model (DEM) including the Earth model, the observation target model, the satellite orbit model and the satellite model. displays the Earth's equatorial plane, satellite orbit 3D display, satellite orbital plane and satellite 3D model display, and areas of interest, analyzes the revisit time of the satellite, sets simulation parameters, Display the simulation-related display settings and simulation log contents, perform, analyze, and display swarm satellite simulations;
The SAR payload antenna simulator receives the SAR operation mode parameters designed in the SAR payload system design tool, sets the antenna parameters, displays the geometry of the active phased array antenna, and analyzes and displays the element antenna pattern. Meanwhile, the antenna pattern of the entire active phased array antenna is analyzed and displayed in two or three dimensions, and the antenna pattern influence according to the failure of the semiconductor transmit/receive module (TRM) of the active phased array antenna is analyzed, and the semiconductor transmit/receive module Analyzing the effect of the antenna pattern change characteristics according to the amplitude and phase error of the feeding coefficient and the position error of the radiation element,
The SAR payload simulator receives the SAR operation mode parameters designed in the SAR payload system design tool, displays the image acquisition geometry according to a preset operation scenario, analyzes and displays the timing state for each pulse during image acquisition, and SAR Indicating the operating incident angle range of the payload,
A system for simulation of micro-satellite SAR payload and image quality analysis.
상기 SAR 탑재체 시뮬레이터는 SAR 탑재체 시스템 파라미터와 SAR 위성 궤도 파라미터를 입력 데이터로 하고, 출력 데이터로 SAR 탑재체 원시 데이터를 생성하여 출력하고, 관측 지역에서의 점표적 기하를 전시하고, 안테나 패턴을 전시하며, 송신 펄스에 대한 시간 영역에서의 파형과 시간-주파수 영역에서의 스펙트럼 특성을 분석하고 전시하고, 영상획득 기하 특성을 시뮬레이션하여 송신 펄스와 수신 펄스 및 최근저점(off-nadir) 반사신호 파형을 전시하여 정상적인 수신 신호 획득이 이루어지는지를 확인하는 초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템.
The method of claim 1,
The SAR payload simulator takes SAR payload system parameters and SAR satellite orbit parameters as input data, generates and outputs SAR payload raw data as output data, displays the dot target geometry in the observation area, displays the antenna pattern, It analyzes and displays the waveform in the time domain and the spectral characteristics in the time-frequency domain for the transmission pulse, and simulates the image acquisition geometric characteristics to display the transmission pulse, reception pulse, and off-nadir reflected signal waveform. A system for simulation and image quality analysis of a micro-satellite SAR payload that confirms whether a normal reception signal is obtained.
상기 SAR 탑재체 처리기는 SAR 탑재체 파라미터를 설정하고, SAR 영상합성알고리즘을 통해 합성된 SAR 영상에 대해 임펄스 응답특성, 거리 및 방위 해상도 및 PSLR(Peak Sidelobe Level Ratio), ISLR(Integrated Sidelobe Level Ratio)의 영상품질을 분석하는 초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템.
The method of claim 1,
The SAR payload processor sets SAR payload parameters, and for the SAR image synthesized through the SAR image synthesis algorithm, impulse response characteristics, distance and azimuth resolution, and PSLR (Peak Sidelobe Level Ratio), ISLR (Integrated Sidelobe Level Ratio) images A system for image quality analysis and simulation of micro-satellite SAR payload that analyzes quality.
상기 SAR 영상합성알고리즘은 RDA(Range Doppler Algorithm) 알고리즘 또는 RMA(Range Migration Algorithm) 알고리즘인 초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 시스템.
7. The method of claim 1 or 6,
The SAR image synthesis algorithm is a RDA (Range Doppler Algorithm) algorithm or an RMA (Range Migration Algorithm) algorithm, a system for simulating a small satellite SAR payload and analyzing image quality.
SAR 위성 궤도 정보를 제공받아 SAR 탑재체 원시 데이터를 생성하고, 안테나 패턴 정보를 입력받아 시뮬레이션을 수행하는 과정; 및
상기 SAR 탑재체 원시 데이터를 입력받아 원시 데이터를 분석하고, SAR 영상합성알고리즘을 이용하여 미리 설정된 운용시나리오에서의 SAR 영상을 합성하여 점표적에 대한 SAR 영상품질을 분석하는 과정;
을 포함하는 초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 방법.
[Claim 8] The method for simulation and image quality analysis of a micro-satellite SAR payload using the system for simulation and image quality analysis of the micro-satellite SAR payload of any one of claims 1, 5 to 7,
A process of generating SAR payload raw data by receiving SAR satellite orbit information, and performing a simulation by receiving antenna pattern information; and
receiving the SAR payload raw data, analyzing the raw data, and synthesizing the SAR image in a preset operation scenario using the SAR image synthesis algorithm to analyze the SAR image quality for the dot target;
A method for simulation and image quality analysis of a micro-satellite SAR payload comprising a.
상기 SAR 영상합성알고리즘은 RDA(Range Doppler Algorithm) 알고리즘 또는 RMA(Range Migration Algorithm) 알고리즘인 초소형 위성 SAR 탑재체 시뮬레이션 및 영상품질 분석을 위한 방법.9. The method of claim 8,
The SAR image synthesis algorithm is a RDA (Range Doppler Algorithm) algorithm or an RMA (Range Migration Algorithm) algorithm, a method for simulating a small satellite SAR payload and analyzing image quality.
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