KR102512907B1 - Sar 영상을 생성하는 sar 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

항법 정보의 위치를 보정하여 SAR 영상을 생성하는 SAR(synthetic aperture radar) 시스템 및 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 SAR 시스템은 레이더 신호를 송출하여 SAR 안테나 반사 신호를 수신하는 SAR 안테나; 레이더 신호를 송출하여 보조 안테나 반사 신호를 수신하는 보조 안테나; SAR 안테나 및 보조 안테나에 연결되고, 레이더 신호의 송수신을 제어하기 위한 송수신 파라미터를 결정하고, 송수신 파라미터에 기초하여 레이더 신호의 생성과 SAR 안테나 반사 신호 및 보조 안테나 반사 신호의 수신을 제어하는 송수신 모듈; SAR 시스템에 대한 항법 정보를 생성하는 항법 모듈; 및 송수신 모듈 및 항법 모듈에 연결되고, 보조 안테나 반사 신호에 대한 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 항법 정보의 위치를 보정하고, 보정된 위치 및 SAR 안테나 반사 신호에 대한 SAR 안테나 수신 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성하는 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다.

Description

SAR 영상을 생성하는 SAR 시스템 및 방법{SYNTHETIC APERTURE RADAR SYSTEM AND METHOD OF GENERATING SYNTHETIC APERTURE RADAR IMAGE}
본 발명은 항법 정보의 위치를 보정하여 SAR 영상을 생성하는 SAR 시스템 및 방법에 관한 것이다.
SAR(synthetic aperture radar) 시스템은 복수의 위치에서 수신된 레이더 신호를 위상이 일치하도록 코히어런트(coherent)하게 합성함으로써, 안테나의 개구면(aperture)의 크기를 작게 유지하면서도 방위 분해능을 향상시키는 영상 시스템이다. 주야간 전천후로 고해상의 영상 정보를 수집할 수 있는 장점으로 인하여 유/무인 항공기 또는 인공위성 등에 탑재되어 육지, 해양, 극지 탐사나 특히, 군사적 활용 등에 있어 중요한 자료를 제공하고 있다.
SAR 시스템은 고품질의 영상을 형성하기 위해 SAR를 탑재한 플랫폼이 직선의 비행 경로를 따라 흔들림 없이 일정한 속도로 이동해야 한다. 그러나, 항공기의 경우 대기의 난류로 인해, 항공기가 비행 경로를 이탈하고, 비행 속도도 변화하며, 자세 또한 일정하게 유지할 수 없게 된다. 따라서, SAR 시스템은 이와 같은 운용 환경의 악조건을 극복해야만 높은 품질의 영상을 얻을 수 있다.
종래의 SAR 시스템은 항법 장치의 항법 정보를 이용하여 SAR 영상의 잔여 오차를 제거하고 있다. 그러나, 항법 장치의 정확도는 고해상도 SAR 영상의 요구도를 만족하지 못하기 때문에, SAR 영상에 잔여 오차가 남아 SAR 영상의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 보조 안테나를 장착하여 보조 안테나로부터 제공되는 반사 신호에 기초하여 항법 정보의 위치를 보정하고 보정된 위치에 기초하여 SAR 영상을 생성하는 SAR 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, SAR(synthetic aperture radar) 시스템이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 SAR 시스템은 레이더 신호를 송출하여 SAR 안테나 반사 신호를 수신하는 SAR 안테나; 상기 레이더 신호를 송출하여 보조 안테나 반사 신호를 수신하는 보조 안테나; 상기 SAR 안테나 및 상기 보조 안테나에 연결되고, 상기 레이더 신호의 송수신을 제어하기 위한 송수신 파라미터를 결정하고, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 레이더 신호의 생성과 상기 SAR 안테나 반사 신호 및 상기 보조 안테나 반사 신호의 수신을 제어하는 송수신 모듈; 상기 SAR 시스템에 대한 항법 정보를 생성하는 항법 모듈; 및 상기 송수신 모듈 및 상기 항법 모듈에 연결되고, 상기 보조 안테나 반사 신호에 대한 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 위치를 보정하고, 상기 보정된 위치 및 상기 SAR 안테나 반사 신호에 대한 SAR 안테나 수신 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성하는 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 보조 안테나는 상기 레이더 신호의 진행 방향에 수직하게 장착될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 보조 안테나는 고정형 안테나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 신호 처리 모듈은 상기 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치의 오차를 결정하고, 상기 결정된 오차에 기초하여 상기 현재 위치를 보정하는 위치 보정부; 및 상기 보정된 현재 위치 및 상기 SAR 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 SAR 영상을 생성하는 SAR 영상 생성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송수신 모듈은 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 레이더 신호를 생성하기 위한 처프 신호를 생성하는 파형 발생부; 상기 파형 발생부에 연결되고, 상기 처프 신호에 기초하여 상기 레이더 신호를 생성하고, 상기 레이더 신호를 상기 SAR 안테나 및 상기 보조 안테나로 전송하는 송신부; 상기 SAR 안테나로부터 상기 SAR 안테나 반사 신호를 수신하고 상기 SAR 안테나 반사 신호에 기초하여 상기 SAR 안테나 수신 신호를 생성하며, 상기 보조 안테나로부터 상기 보조 안테나 반사 신호를 수신하고 상기 보조 안테나 반사 신호에 기초하여 상기 보조 안테나 수신 신호를 생성하는 수신부; 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 안테나 또는 상기 보조 안테나에 연결시키는 제1 스위칭부; 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 위치 보정부 또는 상기 SAR 영상 생성부에 연결시키는 제2 스위칭부; 및 상기 파형 발생부, 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부에 연결되고, 상기 송수신 파라미터를 결정하는 타이밍 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송수신 파라미터는 상기 레이더 신호를 생성하기 위한 상기 처프 신호를 생성하고 상기 레이더 신호를 상기 SAR 안테나 및 상기 보조 안테나에 제공하기 위한 제1 파라미터; 상기 제1 스위칭부를 통해 상기 보조 안테나 반사 신호를 상기 수신부에 제공하고, 상기 제2 스위칭부를 통해 상기 보조 안테나 수신 신호를 상기 위치 보정부에 제공하기 위한 제2 파라미터; 상기 제1 스위칭부를 통해 상기 SAR 안테나 반사 신호를 상기 수신부에 제공하고, 상기 제2 스위칭부를 통해 상기 SAR 안테나 수신 신호를 상기 SAR 영상 생성부에 제공하기 위한 제3 파라미터; 및 상기 SAR 안테나에 의해 수신되는 상기 SAR 안테나 반사 신호의 수신을 종료하기 위한 제4 파라미터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 파형 발생부는 상기 제1 파라미터에 기초하여 상기 처프 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 스위칭부는 상기 제2 파라미터 및 상기 제3 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 보조 안테나에 연결시키고, 상기 제2 스위칭부는 상기 제2 파라미터 및 상기 제3 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 위치 보정부에 연결시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 스위칭부는 상기 제3 파라미터 및 상기 제4 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 안테나에 연결시키고, 상기 제2 스위칭부는 상기 제3 파라미터 및 상기 제4 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 영상 생성부에 연결시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치 보정부는 상기 보조 안테나 수신 신호를 수신하고, 상기 보조 안테나 수신 신호에 대해 거리 압축을 수행하고, 상기 거리 압축된 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치에 대한 1차 요동 보상 처리를 수행하고, 상기 1차 요동 보상 처리된 현재 위치에 대해 RCM(range cell migration)을 수행하고, 상기 RCM 수행된 현재 위치에 대해 RDPGA(range dependent phase gradient autofocus) 알고리즘을 적용하여 VOPE(vector of phase estimates)를 결정하고, 상기 결정된 VOPE에 기초하여 상기 현재 위치를 보정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, SAR 시스템에서의 SAR 영상 생성 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 SAR 영상 생성 방법은 상기 SAR 시스템의 송수신 모듈에서, 레이더 신호의 송수신을 제어하기 위한 송수신 파라미터를 결정하는 단계; 상기 송수신 모듈에서, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 SAR 시스템의 SAR 안테나 및 보조 안테나에 상기 레이더 신호를 제공하기 위한 처프 신호를 생성하는 단계; 상기 송수신 모듈에서, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 보조 안테나로부터 보조 안테나 반사 신호를 수신하는 단계; 상기 SAR 시스템의 신호 처리 모듈에서, 상기 보조 안테나 반사 신호에 기초하여 상기 SAR 시스템의 항법 모듈에 의해 생성되는 항법 정보의 위치를 보정하는 단계; 상기 SAR 시스템의 송수신 모듈에서, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 SAR 안테나로부터 SAR 안테나 반사 신호를 수신하는 단계; 및 상기 신호 처리 모듈에서, 상기 보정된 위치 및 상기 SAR 안테나 반사 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 보조 안테나는 상기 레이더 신호의 진행 방향에 수직하게 장착될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 보조 안테나는 고정형 안테나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송수신 모듈은 파형 발생부, 송신부, 제1 스위칭부, 수신부 및 제2 스위칭부를 포함하고, 상기 신호 처리 모듈은 위치 보정부 및 SAR 영상 생성부를 포함하고, 상기 송수신 파라미터는 상기 레이더 신호를 생성하기 위한 상기 처프 신호를 생성하고 상기 레이더 신호를 상기 SAR 안테나 및 상기 보조 안테나에 제공하기 위한 제1 파라미터; 상기 제1 스위칭부를 통해 상기 제2 반사 신호를 상기 수신부에 제공하고, 상기 제2 스위칭부를 통해 상기 제2 수신 신호를 상기 위치 보정부에 제공하기 위한 제2 파라미터; 상기 제1 스위칭부를 통해 상기 SAR 안테나 반사 신호를 상기 수신부에 제공하고, 상기 제2 스위칭부를 통해 상기 제1 수신 신호를 상기 SAR 영상 생성부에 제공하기 위한 제3 파라미터; 및 상기 SAR 안테나에 의해 수신되는 상기 SAR 안테나 반사 신호의 수신을 종료하기 위한 제4 파라미터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 처프 신호를 생성하는 단계는 상기 파형 발생부에서, 상기 제1 파라미터에 기초하여 상기 처프 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 보조 안테나 반사 신호를 수신하는 단계는 상기 제1 스위칭부에서, 상기 제2 파라미터 및 상기 제3 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 보조 안테나에 연결시키는 단계; 상기 수신부에서, 상기 제1 스위칭부를 통해 상기 보조 안테나로부터 상기 보조 안테나 반사 신호를 수신하는 단계; 상기 수신부에서, 상기 보조 안테나 반사 신호에 기초하여 보조 안테나 수신 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 스위칭부에서, 상기 제2 파라미터 및 상기 제3 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 위치 보정부에 연결시키는 단계; 및 상기 수신부에서, 상기 보조 안테나 수신 신호를 상기 위치 보정부로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 항법 정보의 위치를 보정하는 단계는 상기 위치 보정부에서, 상기 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치의 오차를 결정하는 단계; 및 상기 위치 보정부에서, 상기 결정된 오차에 기초하여 상기 현재 위치를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치의 오차를 결정하는 단계는 상기 보조 안테나 수신 신호를 수신하는 단계; 상기 제2 수신 신호에 대해 거리 압축을 수행하는 단계; 상기 거리 압축된 제2 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치에 대한 1차 요동 보상 처리를 수행하는 단계; 상기 1차 요동 보상 처리된 현재 위치에 대해 RCM을 수행하는 단계; 및 상기 RCM 수행된 현재 위치에 대해 RDPGA 알고리즘을 적용하여 VOPE를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 결정된 오차에 기초하여 상기 현재 위치를 보정하는 단계는 상기 결정된 VOPE에 기초하여 상기 현재 위치를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 SAR 안테나로부터 SAR 안테나 반사 신호를 수신하는 단계는 상기 제1 스위칭부에서, 상기 제3 파라미터 및 상기 제4 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 안테나에 연결시키는 단계; 상기 수신부에서, 상기 제1 스위칭부를 통해 상기 SAR 안테나로부터 상기 SAR 안테나 반사 신호를 수신하는 단계; 상기 수신부에서, 상기 SAR 안테나 반사 신호에 기초하여 SAR 안테나 수신 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 스위칭부에서, 상기 제3 파라미터 및 상기 제4 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 영상 생성부에 연결시키는 단계; 및 상기 수신부에서, 상기 SAR 안테나 수신 신호를 상기 SAR 영상 생성부로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 1개의 파형 발생기에 의해 생성된 신호를 SAR용 안테나 및 보조 안테나로 전송할 수 있어, 추가로 장착되는 하드웨어를 최소화할 수 있다.
또한, SAR 시스템은 관심 영역의 신호가 수신되는 시점에서만 수신부를 가동하고, SAR 영상을 형성하는데 필요하지 않는 시점의 정보를 활용할 수 있어, 추가적인 수신기 하드웨어가 필요하지 않아 하드웨어를 최소화할 수 있다.
또한, 항법 정보의 보정은 브로드사이드(Broadside) 및 근거리 신호에서만 동작하며, 보조 안테나를 장착함으로써 SAR용 안테나가 스퀸트 모드(squint mode)인 상황에서도 항법 정보의 보정을 수행할 수 있다.
또한, 보조 안테나를 통해 수신되는 신호는 근거리 신호이므로, 가벼운 소형 안테나를 이용하여 높은 SNR(signal to noise)을 유지할 수 있어, 소형 안테나에 의해 수신된 신호를 이용하여 항법 정보를 보정할 수 있다. 따라서, 보조 안테나의 추가에 따른 무게 증가는 크지 않다.
또한, 소형 안테나에 의해 수신된 신호를 이용하여 항법 정보를 보정하므로 항법 장비의 요구도를 낮출 수 있다.
또한, 항법 정보의 보정을 위해 스퀸트 모드 신호는 불필요하므로, 보조 안테나에 짐벌(gimbal) 장비 또는 AESA(active electronically scanned array)가 필요하지 않아, 무게 증가가 크게 발생하지 않는다.
더욱이, 보조 안테나에 의해 수신된 신호를 이용하여 항법 정보의 정확도를 높일 수 있어, SAR 영상의 형성 수행 시에 오토포커스(autofocus)를 수행하지 않아도 되므로, SAR 영상의 형성 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 안테나 및 보조 안테나의 장착 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 파라미터를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 SAR 영상을 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 항법 정보의 위치를 보정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 분리될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.
본 발명에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR(synthetic aperture radar) 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, SAR 시스템(100)은 SAR 안테나(110), 보조 안테나(120), 송수신 모듈(130), 항법 모듈(140) 및 신호 처리 모듈(150)을 포함할 수 있다.
SAR 안테나(110))는 레이더 신호를 송출하고, 표적 등으로부터 반사되는 반사 신호(이하, "SAR 안테나 반사 신호"라 함)를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, SAR 안테나(110)는 김발 구동 안테나, AESA(active electronically scanned array) 안테나 등을 포함할 수 있다. 그러나, SAR 안테나(110)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
보조 안테나(120)는 레이더 신호를 송출하고, 대상체 등으로부터 반사되는 반사 신호(이하, "보조 안테나 반사 신호"라 함)를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 보조 안테나(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 레이더 신호의 진행 방향에 수직하게 장착될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 보조 안테나(120)는 고정형 안테나일 수 있다. 그러나, 보조 안테나(120)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
송수신 모듈(130)은 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)에 연결될 수 있다. 송수신 모듈(130)은 레이더 신호를 생성하고, 생성된 레이더 신호를 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)에 송신할 수 있다. 또한, 송수신 모듈(130)은 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)로부터 수신되는 반사 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송수신 모듈(130)은 신호의 송수신을 제어하기 위한 송수신 파라미터를 결정하고, 결정된 송수신 파라미터에 기초하여 레이더 신호의 송신 및 반사 신호의 수신을 제어할 수 있다.
항법 모듈(140)은 SAR 시스템(100)에 대한 항법 정보를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 항법 정보는 SAR 시스템(100)의 위치, 속도, 자세 등을 포함할 수 있다. 그러나, 항법 정보는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
신호 처리 모듈(150)은 송수신 모듈(130) 및 항법 모듈(140)에 연결될 수 있다. 신호 처리 모듈(150)은 송수신 모듈(130)로부터 반사 신호에 대한 수신 신호를 수신하고, 항법 모듈(140)로부터 항법 정보를 수신하며, 수신된 수신 신호에 기초하여 항법 정보의 보정 및 SAR 영상을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 모듈(150)은 도 1에 도시된 바와 같이 위치 보정부(151) 및 SAR 영상 생성부(152)를 포함할 수 있다.
위치 보정부(151)는 송수신 모듈(130)로부터 보조 안테나 반사 신호에 대한 수신 신호(이하, "보조 안테나 수신 신호"라 함)에 기초하여 항법 모듈(140)로부터 제공되는 항법 정보의 위치를 보정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 위치 보정부(151)는 보조 안테나 수신 신호에 대해 거리 압축을 수행하고, 거리 압축된 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 항법 정보에 대한 1차 요동 보상 처리를 수행할 수 있다. 예를 들면, 위치 보정부(151)는 거리 압축된 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 항법 정보, 즉 SAR 안테나(110)의 현재 위치(
Figure 112021103514562-pat00001
)에 대해 1차 요동 보상 처리를 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 위치 보정부(151)는 1차 요동 보상 처리된 현재 위치에 대해 RCM(range cell migration)을 수행하고, RCM 수행된 현재 위치에 대해 RDPGA(range dependent phase gradient autofocus) 알고리즘을 적용하여 VOPE(vector of phase estimates)를 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 위치 보정부(151)는 결정된 VOPE에 기초하여 현재 위치의 보정하여 보정된 위치를 결정할 수 있다. 예를 들면, 위치 보정부(151)는 결정된 VOPE를 이용하여 SAR 안테나(110)(즉, SAR 시스템(100))의 현재 위치의 오차를 결정하고, 결정된 오차를 이용하여 보정된 현재 위치를 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 위치 보정부(151)는 아래의 수학식 2를 이용하여, 결정된 VOPE를 이용하여 SAR 안테나(110)(즉, SAR 시스템(100))의 현재 위치의 오차를 결정할 수 있다.
Figure 112021103514562-pat00002
수학식 2에 있어서, △x, △y는 현재 위치의 오차를 나타내고,
Figure 112021103514562-pat00003
,
Figure 112021103514562-pat00004
는 VOPE를 나타낸다.
일 실시예에 있어서, 위치 보정부(151)는 아래의 수학식 3을 이용하여, 결정된 오차에 기초하여 SAR 안테나(110)(즉, SAR 시스템(100))의 보정된 현재 위치를 결정할 수 있다.
Figure 112021103514562-pat00005
수학식 3에 있어서,
Figure 112021103514562-pat00006
는 보정된 현재 위치를 나타내고,
Figure 112021103514562-pat00007
는 현재 위치를 나타내고, ENU2ECEF는 ENU 좌표계를 ECEF 좌표계로 변경하는 함수를 나타내고,
Figure 112021103514562-pat00008
는 SAR 안테나(110)의 위치 기준 ENU 좌표계의 업 방향 벡터(Up directional vector)를 나타내고,
Figure 112021103514562-pat00009
는 SAR 안테나(110)의 속도 벡터(ENU 좌표계)를 나타낸다.
SAR 영상 생성부(152)는 보정된 위치 및 반사 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, SAR 영상 생성부(152)는 위치 보정부(151)에 의해 보정된 현재 위치와, 송수신 모듈(130)로부터 제공되는 SAR 안테나 반사 신호에 대한 수신 신호(이하, "SAR 안테나 수신 신호"라 함)에 기초하여 SAR 영상을 생성할 수 있다. 이때, SAR 영상 생성부(152)는 SAR 영상을 생성할 때 오토 포커스(autofocus)를 제외시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 송수신 모듈(130)은 파형 발생부(310), 송신부(320), 제1 스위칭부(330), 수신부(340), 제2 스위칭부(350) 및 타이밍 제어부(360)를 포함할 수 있다.
파형 발생부(310)는 SAR 영상을 획득하기 위한 파형을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 파형 발생부(310)는 레이더 신호를 생성하기 위한 처프(chirp) 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 파형 발생부(310)는 타이밍 제어부(360)의 제어에 따라 처프 신호를 생성할 수 있다.
송신부(320)는 파형 발생부(310), SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)에 연결될 수 있다. 송신부(320)는 파형 발생부(310)에 의해 생성된 처프 신호에 기초하여 레이더 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송신부(320)는 파형 발생부(210)로부터 처프 신호를 수신하고, 수신된 처프 신호에 기초하여 레이더 신호를 생성할 수 있다. 생성된 레이더 신호는 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)로 전송될 수 있다.
제1 스위칭부(330)는 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)에 연결될 수 있다. 제1 스위칭부(330)는 SAR 안테나(110) 또는 보조 안테나(120)에 연결되어 반사 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 스위칭부(330)는 타이밍 제어부(360)의 제어에 따라 SAR 안테나(110) 또는 보조 안테나(120)에 연결되고, 연결된 안테나로부터 반사 신호(예를 들어, SAR 안테나 반사 신호 또는 보조 안테나 반사 신호)를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 스위칭부(230)는 RF 스위치를 포함할 수 있다. 그러나, 제1 스위칭부(330)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 제1 스위칭부(330)는 타이밍 제어부(360)의 제어에 따라 SAR 안테나(110)에 연결될 수 있다. 따라서, SAR 안테나(110)로부터 제공되는 SAR 안테나 반사 신호는 제1 스위칭부(230)를 통해 수신부(340)로 전송될 수 있다. 또한, 제1 스위칭부(330)는 타이밍 제어부(360)의 제어에 따라 보조 안테나(120)에 연결될 수 있다. 따라서, 보조 안테나(120)로부터 제공되는 보조 안테나 반사 신호는 제1 스위칭부(330)를 통해 수신부(340)로 전송될 수 있다.
수신부(340)는 제1 스위칭부(330)에 연결될 수 있다. 수신부(340)는 제1 스위칭부(330)로부터 제공되는 반사 신호에 기초하여 수신 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 수신부(340)는 제1 스위칭부(330)로부터 SAR 안테나 반사 신호가 수신되면, 수신된 SAR 안테나 반사 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성하기 위한 SAR 안테나 수신 신호를 생성할 수 있다. 또한, 수신부(340)는 제1 스위칭부(230)로부터 보조 안테나 반사 신호가 수신되면, 수신된 보조 안테나 반사 신호에 기초하여 항법 정보의 보정을 위한 보정 안테나 수신 신호를 생성할 수 있다.
제2 스위칭부(350)는 수신부(340) 및 신호 처리 모듈(150)에 연결될 수 있다. 제2 스위칭부(350)는 수신부(340)에 의해 생성된 수신 신호를 신호 처리 모듈(140)로 전송할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 스위칭부(330)는 RF 스위치를 포함할 수 있다. 그러나, 제1 스위칭부(230)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 제2 스위칭부(350)는 타이밍 제어부(360)의 제어에 따라 신호 처리 모듈(150)의 위치 보정부(151)에 연결될 수 있다. 따라서, 수신부(340)로부터 제공되는 보조 안테나 수신 신호는 제2 스위칭부(350)를 통해 신호 처리 모듈(150)의 위치 보정부(151)로 전송될 수 있다. 또한, 제2 스위칭부(350)는 타이밍 제어부(360)의 제어에 따라 신호 처리 모듈(150)의 SAR 영상 생성부(152)에 연결될 수 있다. 따라서, 수신부(340)로부터 제공되는 SAR 안테나 수신 신호는 제2 스위칭부(350)를 통해 신호 처리 모듈(150)의 SAR 영상 생성부(152)로 전송될 수 있다.
타이밍 제어부(360)는 파형 발생부(310), 제1 스위칭부(330) 및 제2 스위칭부(350)에 연결될 수 있다. 타이밍 제어부(360)는 신호의 송수신을 제어하기 위한 송수신 파라미터를 결정하고, 결정된 송수신 파라미터에 기초하여 신호의 송수신을 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 타이밍 제어부(360)는 SAR 안테나(110)를 통한 신호의 송수신과, 보조 안테나(120)를 통한 신호의 송수신을 제어하기 위한 송수신 파라미터를 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 송수신 파라미터는 제1 파라미터, 제2 파라미터, 제3 파라미터 및 제4 파라미터를 포함할 수 있다. 제1 파라미터는 처프 신호를 생성하고 생성된 레이더 신호를 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)에 제공하기 위한 파라미터일 수 있다. 제2 파라미터는 제1 스위칭부(330)를 통해 보조 안테나(120)에 의해 수신되는 보조 안테나 반사 신호를 수신부(340)에 제공하고, 제2 스위칭부(350)를 통해 수신부(340)에 의해 생성된 보조 안테나 수신 신호를 위치 보정부(151)에 제공하기 위한 파라미터일 수 있다. 제3 파라미터는 보조 안테나 반사 신호에서 SAR 안테나 반사 신호로 변경하기 위한 파라미터일 수 있다. 즉, 제3 파라미터는 제1 스위칭부(330)를 통해 SAR 안테나(110)에 의해 수신되는 SAR 안테나 반사 신호를 수신부(340)에 제공하고, 제2 스위칭부(350)를 통해 수신부(340)에 의해 생성된 SAR 안테나 수신 신호를 SAR 영상 생성부(152)에 제공하기 위한 파라미터일 수 있다. 제4 파라미터는 SAR 안테나(110)에 의해 수신되는 SAR 안테나 반사 신호의 수신을 종료하기 위한 파라미터일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 송수신 파라미터(즉, 제1 파라미터, 제2 파라미터, 제3 파라미터, 및 제4 파라미터)는 아래의 수학식과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112021103514562-pat00010
수학식 3에 있어서, T1은 제1 파라미터를 나타내고, Tp는 펄스 폭(pulse width)를 나타내고, T2는 제2 파라미터를 나타내고, h는 높이(고도)를 나타내고, c는 빛의 속도(m/sec)를 나타낸다. T3은 제3 파라미터를 나타내고,
Figure 112021103514562-pat00011
는 i번째 신호 송신 시점의 레이더(즉, SAR 시스템(100))의 위치를 나타내고,
Figure 112021103514562-pat00012
는 관심 영역의 중심 위치를 나타내고, SW는 주사 폭(swath width)를 나타내며, T4는 제4 파라미터를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 파라미터를 나타낸 예시도이다. 도 4를 참조하면, 송수신 모듈(130)은 송수신 파라미터로서 결정되는 제1 파라미터(T1), 제2 파라미터(T2), 제3 파라미터(T3) 및 제4 파라미터(T4)에 기초하여 아래와 같이 동작할 수 있다.
(1) 0 내지 제1 파라미터(T1)에서는 처프 신호가 생성되도록 파형 발생부(310)가 제어될 수 있다. 따라서, 파형 발생부(310)는 처프 신호를 생성하고 생성된 처프 신호를 송신부(320)로 전송할 수 있다. 또한, 송신부(320)는 처프 신호에 기초하여 레이더 신호를 생성하고 생성된 레이더 신호를 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)로 전송할 수 있다.
(2) 제2 파라미터(T2) 내지 제3 파라미터(T3)에서는 보조 안테나(120)가 수신부(340)에 연결되도록 제1 스위칭부(330)가 제어되고, 수신부(340)가 신호 처리 모듈(140)의 위치 보정부(151)에 연결되도록 제2 스위칭부(350)가 제어될 수 있다. 따라서, 보조 안테나(120)에 의해 수신된 보조 안테나 반사 신호는 제1 스위칭부(330)를 통해 수신부(340)로 전송될 수 있다. 또한, 수신부(340)는 수신된 보조 안테나 반사 신호에 기초하여 보조 안테나 수신 신호를 생성하고, 생성된 보조 안테나 수신 신호를 제2 스위칭부(350)를 통해 위치 보정부(151)로 전송할 수 있다. 따라서, 위치 보정부(151)는 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 항법 정보의 위치 보정을 수행할 수 있다.
(3) 제3 파라미터(T3) 내지 제4 파라미터(T4)에서는 SAR 안테나(110)가 수신부(340)에 연결되도록 제1 스위칭부(330)가 제어되고, 수신부(340)가 신호 처리 모듈(140)의 SAR 영상 생성부(152)에 연결되도록 제2 스위칭부(350)가 제어될 수 있다. 따라서, SAR 안테나(110)에 의해 수신된 SAR 안테나 반사 신호는 제1 스위칭부(330)를 통해 수신부(340)로 전송될 수 있다. 또한, 수신부(340)는 수신된 SAR 안테나 반사 신호에 SAR 안테나 수신 신호를 생성하고, 생성된 SAR 안테나 수신 신호를 제2 스위칭부(350)를 통해 SAR 영상 생성부(152)로 전송할 수 있다. 따라서, SAR 영상 생성부(152)는 보정된 위치 및 SAR 안테나 수신 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성할 수 있다.
본 발명에 도시된 흐름도에서 프로세스 단계들, 방법 단계들, 알고리즘들 등이 순차적인 순서로 설명되었지만, 그러한 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들은 임의의 적합한 순서로 작동되도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 다양한 실시예들에서 설명되는 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들의 단계들이 본 발명에서 기술된 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 일부 단계들이 비동시적으로 수행되는 것으로서 설명되더라도, 다른 실시예에서는 이러한 일부 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 도면에서의 묘사에 의한 프로세스의 예시는 예시된 프로세스가 그에 대한 다른 변화들 및 수정들을 제외하는 것을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스 또는 그의 단계들 중 임의의 것이 본 발명의 다양한 실시예들 중 하나 이상에 필수적임을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스가 바람직하다는 것을 의미하지 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 SAR 영상을 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 단계 S502에서, 송수신 모듈(130)은 신호의 송수신을 제어하기 위한 송수신 파라미터를 결정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송수신 모듈(130)의 타이밍 제어부(360)는 처프 신호를 생성하고 생성된 처프 신호에 대한 레이더 신호를 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)에 제공하기 위한 제1 파라미터, 제1 스위칭부(330)를 통해 보조 안테나(120)에 의해 수신되는 보조 안테나 반사 신호를 수신부(340)에 제공하고, 제2 스위칭부(350)를 통해 수신부(340)에 의해 생성된 보조 안테나 수신 신호를 위치 보정부(151)에 제공하기 위한 제2 파라미터, 제1 스위칭부(330)를 통해 SAR 안테나(110)에 의해 수신되는 SAR 안테나 반사 신호를 수신부(340)에 제공하고, 제2 스위칭부(350)를 통해 수신부(340)에 의해 생성된 SAR 안테나 수신 신호를 SAR 영상 생성부(152)에 제공하기 위한 제3 파라미터, 및 SAR 안테나(110)에 의해 수신되는 SAR 안테나 반사 신호의 수신을 종료하기 위한 제4 파라미터를 송수신 파라미터로서 결정할 수 있다.
단계 S504에서, 송수신 모듈(130)는 송수신 파라미터에 기초하여 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)에 레이더 신호를 제공하기 위한 처프 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송수신 모듈(130)의 파형 발생부(310)는 타이밍 제어부(360)의 제어(즉, 제1 파라미터)에 따라 처프 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 송신부(320)는 파형 발생부(310)로부터 처프 신호를 수신하고, 수신된 처프 신호에 기초하여 레이더 신호를 생성하며, 생성된 레이더 신호를 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)에 제공할 수 있다. 레이더 신호는 SAR 안테나(110) 및 보조 안테나(120)를 통해 송출될 수 있다.
단계 S506에서, 송수신 모듈(130)은 송수신 파라미터에 기초하여 보조 안테나 반사 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송수신 모듈(130)의 제1 스위칭부(330)는 타이밍 제어부(360)의 제어(즉, 제2 파라미터 및 제3 파라미터)에 따라, 수신부(340)를 보조 안테나(120)에 연결시킬 수 있다. 또한, 송수신 모듈(130)의 제2 스위칭부(350)는 타이밍 제어부(360)의 제어(즉, 제2 파라미터 및 제3 파라미터)에 따라, 수신부(340)를 신호 처리 모듈(150)의 위치 보정부(151)에 연결시킬 수 있다. 따라서, 수신부(340)는 제1 스위칭부(330)를 통해 보조 안테나(120)로부터 보조 안테나 반사 신호를 수신하고, 수신된 보조 안테나 반사 신호에 기초하여 보조 안테나 수신 신호를 생성하며, 생성된 보조 안테나 수신 신호를 위치 보정부(151)로 전송할 수 있다.
단계 S508에서, 신호 처리 모듈(150)은 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 항법 정보의 위치를 보정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 모듈(150)의 위치 보정부(151)는 항법 모듈(140)로부터 항법 정보를 수신하고, 수신부(340)에 의해 생성된 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 항법 정보의 위치(즉, SAR 시스템(100)의 현재 위치)를 보정할 수 있다.
단계 S510에서, 송수신 모듈(130)은 송수신 파라미터에 기초하여 SAR 안테나 반사 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송수신 모듈(130)의 제1 스위칭부(330)는 타이밍 제어부(360)의 제어(즉, 제3 파라미터 및 제4 파라미터)에 따라, 수신부(340)를 SAR 안테나(110)에 연결시킬 수 있다. 또한, 송수신 모듈(130)의 제2 스위칭부(350)는 타이밍 제어부(360)의 제어(즉, 제3 파라미터 및 제4 파라미터)에 따라, 수신부(340)를 신호 처리 모듈(150)의 SAR 영상 생성부(152)에 연결시킬 수 있다. 따라서, 수신부(340)는 제1 스위칭부(330)를 통해 SAR 안테나(110)로부터 SAR 안테나 반사 신호를 수신하고, 수신된 SAR 안테나 반사 신호에 기초하여 SAR 안테나 수신 신호를 생성하며, 생성된 SAR 안테나 수신 신호를 SAR 영상 생성부(152)로 전송할 수 있다.
단계 S512에서, 신호 처리 모듈(150)은 보정된 위치 및 SAR 안테나 수신 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 모듈(150)의 SAR 영상 생성부(152)는 위치 보정부(151)에 의해 보정된 현재 위치와 수신부(340)에 의해 생성된 SAR 안테나 수신 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 항법 정보의 위치를 보정하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 단계 S602에서, 신호 처리 모듈(150)은 보조 안테나 수신 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 모듈(150)의 위치 보정부(151)는 송수신 모듈(130)의 수신부(340)로부터 보조 안테나 수신 신호를 수신할 수 있다.
단계 S604에서, 신호 처리 모듈(150)은 수신된 보조 안테나 수신 신호에 대해 거리 압축을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 모듈(150)의 위치 보정부(151)는 수신된 제2 신호에 대해 거리 압축 처리를 수행할 수 있다.
단계 S606에서, 신호 처리 모듈(150)은 압축 처리된 보조 안테나 수신 신호에 대해 1차 요동 보상 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 모듈(150)의 위치 보상부(151)는 거리 압축된 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 항법 정보, 즉 SAR 안테나(110)의 현재 위치에 대해 1차 요동 보상 처리를 수행할 수 있다.
단계 S608에서, 신호 처리 모듈(150)은 1차 요동 보상 처리된 현재 위치에 대해 RCM(range cell migration)을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 모듈(150)의 위치 보정부(151)는 1차 요동 보상 처리된 현재 위치에 대해 RCM 처리를 수행할 수 있다.
단계 S610에서, 신호 처리 모듈(150)은 RCM 처리된 현재 위치에 대해 RDPGA 알고리즘을 적용하여 VOPE를 결정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 모듈(150)의 위치 보정부(151)는 RCM 처리된 현재 위치에 대해 RDPGA 알고리즘을 적용하여 VOPE를 결정할 수 있다.
단계 S612에서, 신호 처리 모듈(150)은 결정된 VOPE에 기초하여 보정된 현재 위치를 결정할 수 있다. 신호 처리 모듈(150)의 위치 보정부(151)는 결정된 VOPE를 이용하여 SAR 안테나(110)(즉, SAR 시스템(100))의 현재 위치의 오차를 결정할 수 있다. 위치 보정부(151)는 결정된 오차를 이용하여 보정된 현재 위치를 결정할 수 있다.
위 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 위 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 위 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 발명의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: SAR 시스템, 110: SAR 안테나, 120: 보조 안테나, 130: 송수신 모듈, 140: 항법 모듈, 150: 신호 처리 모듈, 151: 위치 보정부, 152: SAR 영상 생성부, 310: 파형 발생부, 320: 송신부, 330: 제1 스위칭부, 340: 수신부, 350: 제2 스위칭부, 360: 타이밍 제어부

Claims (20)

  1. SAR(synthetic aperture radar) 시스템으로서,
    레이더 신호를 송출하여 SAR 안테나 반사 신호를 수신하는 SAR 안테나;
    상기 레이더 신호를 송출하여 보조 안테나 반사 신호를 수신하는 보조 안테나;
    상기 SAR 안테나 및 상기 보조 안테나에 연결되고, 상기 레이더 신호의 송수신을 제어하기 위한 송수신 파라미터를 결정하고, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 레이더 신호의 생성과 상기 SAR 안테나 반사 신호 및 상기 보조 안테나 반사 신호의 수신을 제어하는 송수신 모듈;
    상기 SAR 시스템에 대한 항법 정보를 생성하는 항법 모듈; 및
    상기 송수신 모듈 및 상기 항법 모듈에 연결되고, 상기 보조 안테나 반사 신호에 대한 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 위치를 보정하고, 상기 보정된 위치 및 상기 SAR 안테나 반사 신호에 대한 SAR 안테나 수신 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성하는 신호 처리 모듈을 포함하고,
    상기 신호 처리 모듈은 상기 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치의 오차를 결정하고, 상기 결정된 오차에 기초하여 상기 현재 위치를 보정하는 위치 보정부; 및 상기 보정된 현재 위치 및 상기 SAR 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 SAR 영상을 생성하는 SAR 영상 생성부를 포함하고,
    상기 위치 보정부는 상기 보조 안테나 수신 신호를 수신하고, 상기 보조 안테나 수신 신호에 대해 거리 압축을 수행하고, 상기 거리 압축된 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치에 대한 1차 요동 보상 처리를 수행하고, 상기 1차 요동 보상 처리된 현재 위치에 대해 RCM(range cell migration)을 수행하고, 상기 RCM 수행된 현재 위치에 대해 RDPGA(range dependent phase gradient autofocus) 알고리즘을 적용하여 VOPE(vector of phase estimates)를 결정하고, 상기 결정된 VOPE에 기초하여 상기 현재 위치를 보정하는 SAR 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조 안테나는 상기 레이더 신호의 진행 방향에 수직하게 장착되는 SAR 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 보조 안테나는 고정형 안테나를 포함하는 SAR 시스템.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 상기 송수신 모듈은
    상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 레이더 신호를 생성하기 위한 처프 신호를 생성하는 파형 발생부;
    상기 파형 발생부에 연결되고, 상기 처프 신호에 기초하여 상기 레이더 신호를 생성하고, 상기 레이더 신호를 상기 SAR 안테나 및 상기 보조 안테나로 전송하는 송신부;
    상기 SAR 안테나로부터 상기 SAR 안테나 반사 신호를 수신하고 상기 SAR 안테나 반사 신호에 기초하여 상기 SAR 안테나 수신 신호를 생성하며, 상기 보조 안테나로부터 상기 보조 안테나 반사 신호를 수신하고 상기 보조 안테나 반사 신호에 기초하여 상기 보조 안테나 수신 신호를 생성하는 수신부;
    상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 안테나 또는 상기 보조 안테나에 연결시키는 제1 스위칭부;
    상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 위치 보정부 또는 상기 SAR 영상 생성부에 연결시키는 제2 스위칭부; 및
    상기 파형 발생부, 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부에 연결되고, 상기 송수신 파라미터를 결정하는 타이밍 제어부
    를 포함하는 SAR 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 송수신 파라미터는
    상기 레이더 신호를 생성하기 위한 상기 처프 신호를 생성하고 상기 레이더 신호를 상기 SAR 안테나 및 상기 보조 안테나에 제공하기 위한 제1 파라미터;
    상기 제1 스위칭부를 통해 상기 보조 안테나 반사 신호를 상기 수신부에 제공하고, 상기 제2 스위칭부를 통해 상기 보조 안테나 수신 신호를 상기 위치 보정부에 제공하기 위한 제2 파라미터;
    상기 제1 스위칭부를 통해 상기 SAR 안테나 반사 신호를 상기 수신부에 제공하고, 상기 제2 스위칭부를 통해 상기 SAR 안테나 수신 신호를 상기 SAR 영상 생성부에 제공하기 위한 제3 파라미터; 및
    상기 SAR 안테나에 의해 수신되는 상기 SAR 안테나 반사 신호의 수신을 종료하기 위한 제4 파라미터
    를 포함하는 SAR 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 파형 발생부는 상기 제1 파라미터에 기초하여 상기 처프 신호를 생성하는 SAR 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 스위칭부는 상기 제2 파라미터 및 상기 제3 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 보조 안테나에 연결시키고,
    상기 제2 스위칭부는 상기 제2 파라미터 및 상기 제3 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 위치 보정부에 연결시키는 SAR 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 스위칭부는 상기 제3 파라미터 및 상기 제4 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 안테나에 연결시키고,
    상기 제2 스위칭부는 상기 제3 파라미터 및 상기 제4 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 영상 생성부에 연결시키는 SAR 시스템.
  10. 삭제
  11. SAR 시스템에서의 SAR 영상 생성 방법으로서,
    상기 SAR 시스템의 송수신 모듈에서, 레이더 신호의 송수신을 제어하기 위한 송수신 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 송수신 모듈에서, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 SAR 시스템의 SAR 안테나 및 보조 안테나에 상기 레이더 신호를 제공하기 위한 처프 신호를 생성하는 단계;
    상기 송수신 모듈에서, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 보조 안테나로부터 보조 안테나 반사 신호를 수신하는 단계;
    상기 SAR 시스템의 신호 처리 모듈에서, 상기 보조 안테나 반사 신호에 대한 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 SAR 시스템의 항법 모듈에 의해 생성되는 항법 정보의 위치를 보정하는 단계;
    상기 SAR 시스템의 송수신 모듈에서, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 SAR 안테나로부터 SAR 안테나 반사 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 신호 처리 모듈에서, 상기 보정된 위치 및 상기 SAR 안테나 반사 신호에 대한 SAR 안테나 수신 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 송수신 모듈은 파형 발생부, 송신부, 제1 스위칭부, 수신부 및 제2 스위칭부를 포함하고, 상기 신호 처리 모듈은 위치 보정부 및 SAR 영상 생성부를 포함하고,
    상기 항법 정보의 위치를 보정하는 단계는 상기 위치 보정부에서, 상기 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치의 오차를 결정하는 단계; 및 상기 위치 보정부에서, 상기 결정된 오차에 기초하여 상기 현재 위치를 보정하는 단계를 포함하고,
    상기 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치의 오차를 결정하는 단계는 상기 보조 안테나 수신 신호를 수신하는 단계; 상기 보조 안테나 수신 신호에 대해 거리 압축을 수행하는 단계; 상기 거리 압축된 보조 안테나 수신 신호에 기초하여 상기 항법 정보의 현재 위치에 대한 1차 요동 보상 처리를 수행하는 단계; 상기 1차 요동 보상 처리된 현재 위치에 대해 RCM을 수행하는 단계; 및 상기 RCM 수행된 현재 위치에 대해 RDPGA 알고리즘을 적용하여 VOPE를 결정하는 단계를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 보조 안테나는 상기 레이더 신호의 진행 방향에 수직하게 장착되는 SAR 영상 생성 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 보조 안테나는 고정형 안테나를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 송수신 파라미터는
    상기 레이더 신호를 생성하기 위한 상기 처프 신호를 생성하고 상기 레이더 신호를 상기 SAR 안테나 및 상기 보조 안테나에 제공하기 위한 제1 파라미터;
    상기 제1 스위칭부를 통해 상기 보조 안테나 반사 신호를 상기 수신부에 제공하고, 상기 제2 스위칭부를 통해 상기 보조 안테나 수신 신호를 상기 위치 보정부에 제공하기 위한 제2 파라미터;
    상기 제1 스위칭부를 통해 상기 SAR 안테나 반사 신호를 상기 수신부에 제공하고, 상기 제2 스위칭부를 통해 상기 SAR 안테나 수신 신호를 상기 SAR 영상 생성부에 제공하기 위한 제3 파라미터; 및
    상기 SAR 안테나에 의해 수신되는 상기 SAR 안테나 반사 신호의 수신을 종료하기 위한 제4 파라미터
    를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 처프 신호를 생성하는 단계는
    상기 파형 발생부에서, 상기 제1 파라미터에 기초하여 상기 처프 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 보조 안테나 반사 신호를 수신하는 단계는
    상기 제1 스위칭부에서, 상기 제2 파라미터 및 상기 제3 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 보조 안테나에 연결시키는 단계;
    상기 수신부에서, 상기 제1 스위칭부를 통해 상기 보조 안테나로부터 상기 보조 안테나 반사 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신부에서, 상기 보조 안테나 반사 신호에 기초하여 보조 안테나 수신 신호를 생성하는 단계;
    상기 제2 스위칭부에서, 상기 제2 파라미터 및 상기 제3 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 위치 보정부에 연결시키는 단계; 및
    상기 수신부에서, 상기 보조 안테나 수신 신호를 상기 위치 보정부로 전송하는 단계
    를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제11항에 있어서, 상기 결정된 오차에 기초하여 상기 현재 위치를 보정하는 단계는
    상기 결정된 VOPE에 기초하여 상기 현재 위치를 보정하는 단계
    를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 송수신 파라미터에 기초하여 상기 SAR 안테나로부터 SAR 안테나 반사 신호를 수신하는 단계는
    상기 제1 스위칭부에서, 상기 제3 파라미터 및 상기 제4 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 안테나에 연결시키는 단계;
    상기 수신부에서, 상기 제1 스위칭부를 통해 상기 SAR 안테나로부터 상기 SAR 안테나 반사 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신부에서, 상기 SAR 안테나 반사 신호에 기초하여 SAR 안테나 수신 신호를 생성하는 단계;
    상기 제2 스위칭부에서, 상기 제3 파라미터 및 상기 제4 파라미터에 기초하여 상기 수신부를 상기 SAR 영상 생성부에 연결시키는 단계; 및
    상기 수신부에서, 상기 SAR 안테나 수신 신호를 상기 SAR 영상 생성부로 전송하는 단계
    를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.
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