KR102684776B1 - Method of forming beam pattern of array antenna based on SAR operation geometry - Google Patents

Method of forming beam pattern of array antenna based on SAR operation geometry Download PDF

Info

Publication number
KR102684776B1
KR102684776B1 KR1020220130812A KR20220130812A KR102684776B1 KR 102684776 B1 KR102684776 B1 KR 102684776B1 KR 1020220130812 A KR1020220130812 A KR 1020220130812A KR 20220130812 A KR20220130812 A KR 20220130812A KR 102684776 B1 KR102684776 B1 KR 102684776B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
array antenna
azimuth
width
observation width
azimuth observation
Prior art date
Application number
KR1020220130812A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20240050878A (en
Inventor
임상호
황정훈
이원준
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020220130812A priority Critical patent/KR102684776B1/en
Publication of KR20240050878A publication Critical patent/KR20240050878A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102684776B1 publication Critical patent/KR102684776B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S2013/0236—Special technical features
    • G01S2013/0245—Radar with phased array antenna
    • G01S2013/0254—Active array antenna

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 방법이 제공된다. 상기 방법은 SAR 운용 기하구조를 결정하는 단계, 상기 SAR 운용 기하 구조에 기초하여 제1 방위관측폭을 산출하는 단계, 상기 제1 방위관측폭이 미리 설정된 요구 방위관측폭보다 작으면, 상기 제1 방위관측폭과 상기 요구 방위관측폭을 기초로 제1 요구 빔폭 인자를 산출하는 단계, 제1 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 요구 빔폭 인자에 대응하는 제1 크기 조절 계수를 획득하는 단계, 및 제2 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 크기 조절 계수에 따라 상기 어레이 안테나의 길이 방향으로 배열되는 복수의 안테나 소자 각각에 입력되는 신호의 크기를 조절하는 단계를 포함한다.A method of forming a beam pattern of an array antenna according to the present invention is provided. The method includes determining a SAR operation geometry, calculating a first azimuth observation width based on the SAR operation geometry, and if the first azimuth observation width is smaller than a preset required azimuth observation width, the first azimuth observation width is calculating a first required beamwidth factor based on the azimuth observation width and the required azimuth observation width; obtaining a first size adjustment coefficient corresponding to the first required beamwidth factor using first relationship data; and 2. A step of adjusting the size of a signal input to each of a plurality of antenna elements arranged in the longitudinal direction of the array antenna according to the first size adjustment coefficient using relationship data.

Description

ＳＡＲ 운용 기하구조에 따른 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 방법{Method of forming beam pattern of array antenna based on ＳＡＲ operation geometry}Method of forming beam pattern of array antenna based on ＂AR operation geometry}

본 발명은 합성개구면 레이다(Synthetic Aperture Radar, 이하 'SAR')의 어레이 안테나 구동 방법에 관한 것으로서, SAR 운용 기하구조에 따라 요구 방위관측폭을 만족하도록 어레이 안테나의 빔 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of driving an array antenna of a Synthetic Aperture Radar (hereinafter 'SAR'), and to a method of forming a beam pattern of an array antenna to satisfy the required azimuth observation width according to the SAR operation geometry. will be.

SAR 장치는 기상 및 일조 조건에 관계없이 지표면의 영상을 획득할 수 있기 때문에 주로 인공위성과 항공기에 탑재되어 운용되고 있다. 특히 최근에는 SAR 장치가 전투기에도 탑재되어 전투기의 주요 운용모드로 사용되고 있다. 또한 종래에는 기계식 빔 조향 시스템이 사용되었으나, 최근에는 전자식 빔 조향 시스템이 개발되면서, AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이다가 전투기에 탑재됨으로써 SAR 장치의 운용성이 획기적으로 개선되었다.SAR devices are mainly mounted and operated on satellites and aircraft because they can acquire images of the earth's surface regardless of weather and sunlight conditions. In particular, recently, SAR devices have been installed on fighter jets and are being used as the main operating mode of fighter jets. In addition, conventionally, a mechanical beam steering system was used, but recently, with the development of an electronic beam steering system, AESA (Active Electronically Scanned Array) radar has been installed on fighter aircraft, dramatically improving the operability of SAR devices.

그러나 전투기와 같은 항공기는 비행 중에 고도가 달라지게 된다. 비행 고도가 낮아지면 관측폭이 좁아져서 요구 관측폭을 만족시킬 수 없게 된다. 도 1은 요구 관측폭을 만족하지 못하는 관측폭으로 촬영한 SAR 영상을 도시한다.However, aircraft such as fighter jets change altitude during flight. As the flight altitude decreases, the observation width narrows, making it impossible to satisfy the required observation width. Figure 1 shows a SAR image taken with an observation width that does not satisfy the required observation width.

요구 관측폭보다 작은 관측폭으로 SAR 장치를 운용할 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 특히 방위방향으로 관측이 되지 않는 지역이 발생하게 되는 등 SAR 영상이 열화되는 문제가 발생한다.When a SAR device is operated with an observation width smaller than the required observation width, as shown in FIG. 1, a problem of deterioration of the SAR image occurs, such as areas that cannot be observed, especially in the azimuth direction.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 SAR 장치가 운용되고 있는 SAR 운용 기하구조에 따라 실시간으로 SAR 장치의 방위관측폭이 요구 방위관측폭을 만족하도록 어레이 안테나의 빔 패턴을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method of forming a beam pattern of an array antenna so that the azimuth observation width of the SAR device satisfies the required azimuth observation width in real time according to the SAR operation geometry in which the SAR device is operated.

상술한 기술적 과제들을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른, 길이 방향으로 복수의 안테나 소자가 배열되는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 방법은 SAR 운용 기하구조를 결정하는 단계, 상기 SAR 운용 기하 구조에 기초하여 제1 방위관측폭을 산출하는 단계, 상기 제1 방위관측폭이 미리 설정된 요구 방위관측폭보다 작으면, 상기 제1 방위관측폭과 상기 요구 방위관측폭을 기초로 제1 요구 빔폭 인자를 산출하는 단계, 제1 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 요구 빔폭 인자에 대응하는 제1 크기 조절 계수를 획득하는 단계, 및 제2 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 크기 조절 계수에 따라 상기 복수의 안테나 소자 각각에 입력되는 신호의 크기를 조절하는 단계를 포함한다.As a technical means for achieving the above-described technical problems, according to one aspect of the present invention, a method of forming a beam pattern of an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in the longitudinal direction includes the steps of determining a SAR operation geometry, the SAR operation Calculating a first azimuth observation width based on the geometry; if the first azimuth observation width is smaller than a preset required azimuth observation width, a first request azimuth observation width is based on the first azimuth observation width and the required azimuth observation width. calculating a beamwidth factor, obtaining a first scaling coefficient corresponding to the first required beamwidth factor using first relationship data, and obtaining a first scaling coefficient according to the first scaling coefficient using second relationship data. It includes adjusting the size of a signal input to each of the plurality of antenna elements.

일 예에 따르면, 빔 패턴 형성 방법은 상기 어레이 안테나의 안테나 길이 및 빔 파장을 기초로 기준 방위빔폭을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 방위관측폭은 상기 SAR 운용 기하 구조 및 상기 기준 방위빔폭에 기초하여 산출될 수 있다.According to one example, the beam pattern forming method may further include calculating a reference azimuth beam width based on the antenna length and beam wavelength of the array antenna. The first azimuth observation width may be calculated based on the SAR operation geometry and the reference azimuth beam width.

다른 예에 따르면, 상기 SAR 운용 기하구조를 결정하는 단계는 상기 어레이 안테나의 위치 및 이동 방향을 감지하는 단계, 미리 설정된 타겟 지점의 위치와 상기 어레이 안테나의 상기 위치를 기초로 상기 어레이 안테나와 상기 타겟 지점 간의 경사거리를 산출하는 단계, 및 상기 어레이 안테나에서 상기 타겟 지점을 향하는 경사 방향과 상기 어레이 안테나의 상기 이동 방향 사이의 원뿔각을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.According to another example, determining the SAR operating geometry includes detecting the location and movement direction of the array antenna, the array antenna and the target based on the location of a preset target point and the location of the array antenna. It may include calculating a tilt distance between points, and calculating a cone angle between a tilt direction from the array antenna toward the target point and the moving direction of the array antenna.

또 다른 예에 따르면, 상기 제1 방위관측폭은 SWaz= Dsr×θbw/cos(θcone)에 따라 산출될 수 있다. 여기서, SWaz는 상기 방위관측폭, Dsr는 상기 경사거리, θbw는 상기 기준 방위빔폭, θcone는 상기 원뿔각이다.According to another example, the first azimuth observation width may be calculated according to SW az = D sr ×θ bw /cos(θ cone ). Here, SW az is the azimuth observation width, D sr is the tilt distance, θ bw is the reference azimuth beam width, and θ cone is the cone angle.

또 다른 예에 따르면, 상기 제1 요구 빔폭 인자는 상기 제1 방위관측폭에 대한 상기 요구 방위관측폭의 비율일 수 있다.According to another example, the first required beam width factor may be a ratio of the required azimuth observation width to the first azimuth observation width.

또 다른 예에 따르면, 상기 제1 관계 데이터는 요구 빔폭 인자에 대한 크기 조절 계수를 나타낼 수 있다. 상기 제2 관계 데이터는 상기 크기 조절 계수에 따라 상기 복수의 안테나 소자들 각각에 입력되는 신호의 상대적인 크기를 나타낼 수 있다.According to another example, the first relationship data may represent a size adjustment coefficient for a required beamwidth factor. The second relationship data may indicate the relative size of a signal input to each of the plurality of antenna elements according to the size adjustment coefficient.

본 발명의 일 측면에 따른 길이 방향으로 복수의 안테나 소자가 배열되는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 장치는 메모리와 프로세서를 포함한다. 상기 모리는 인자에 대한 크기 조절 계수를 나타내는 제1 관계 데이터, 및 상기 크기 조절 계수에 따라 상기 복수의 안테나 소자들 각각에 입력되는 신호의 상대적인 크기를 나타내는 제2 관계 데이터를 저장한다. 상기 프로세서는 상기 어레이 안테나의 안테나 길이 및 빔 파장을 기초로 기준 방위빔폭을 산출하고, 미리 설정된 타겟 지점과 상기 어레이 안테나 간의 경사거리, 및 상기 어레이 안테나의 이동 방향과 상기 어레이 안테나로부터 상기 타겟 지점을 향한 방향 사이의 원뿔각을 결정하고, 상기 기준 방위빔폭, 상기 경사거리 및 상기 원뿔각을 기초로 제1 방위관측폭을 산출하고, 상기 제1 방위관측폭이 요구 방위관측폭보다 작으면, 상기 제1 방위관측폭과 상기 요구 방위관측폭을 기초로 제1 요구 빔폭 인자를 산출하고, 상기 제1 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 요구 빔폭 인자에 대응하는 제1 크기 조절 계수를 획득하고, 상기 제2 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 크기 조절 계수에 대응하는 상기 복수의 안테나 소자들 각각에 입력되는 신호의 상대적인 크기를 조절하도록 구성된다.An apparatus for forming a beam pattern of an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in the longitudinal direction according to one aspect of the present invention includes a memory and a processor. The memory stores first relationship data indicating a size adjustment coefficient for the factor, and second relationship data representing a relative size of a signal input to each of the plurality of antenna elements according to the size adjustment coefficient. The processor calculates a reference azimuth beam width based on the antenna length and beam wavelength of the array antenna, the inclination distance between a preset target point and the array antenna, and the moving direction of the array antenna and the target point from the array antenna. Determine the cone angle between the facing directions, calculate a first azimuth observation width based on the reference beam width, the tilt distance, and the cone angle, and if the first azimuth observation width is smaller than the required azimuth observation width, Calculate a first required beamwidth factor based on the first azimuth observation width and the required azimuth observation width, obtain a first size adjustment coefficient corresponding to the first required beamwidth factor using the first relationship data, and It is configured to adjust the relative size of a signal input to each of the plurality of antenna elements corresponding to the first size adjustment coefficient using second relationship data.

본 발명의 어레이 안테나 구동 방법에 따르면, SAR 장치를 탑재하는 항공기가 비행함에 따라 항공기의 위치나 자세가 달라지더라도 타겟 지점에 대한 항공기의 위치와 자세를 통해 결정되는 SAR 운용 기하구조에 실시간으로 어레이 안테나를 구동함으로써 SAR 장치의 방위관측폭이 요구 방위관측폭을 만족하는 빔 패턴을 형성할 수 있다.According to the array antenna driving method of the present invention, even if the position or attitude of the aircraft equipped with the SAR device changes as the aircraft flies, the array is arrayed in real time according to the SAR operation geometry determined through the position and attitude of the aircraft with respect to the target point. By driving the antenna, the azimuth observation width of the SAR device can form a beam pattern that satisfies the required azimuth observation width.

도 1은 요구 관측폭을 만족하지 못하는 관측폭으로 촬영한 SAR 영상을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서 어레이 안테나의 빔 패턴을 형성하는 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 안테나의 빔 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 예시적인 어레이 안테나를 도시한다.
도 5는 SAR 운용 기하구조를 예시적으로 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 요구 빔폭 인자에 대한 크기 조절 계수를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 크기 조절 계수에 따라 복수의 안테나 소자들(211) 각각에 입력되는 신호의 크기 비율을 나타내는 그래프이다.Figure 1 shows a SAR image taken with an observation width that does not satisfy the required observation width.
2 is a schematic block diagram of a computing device for executing a method of forming a beam pattern of an array antenna according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart for explaining a method of forming a beam pattern of an array antenna according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows an example array antenna.
Figure 5 illustrates an exemplary SAR operational geometry.
Figure 6 is a graph showing the size adjustment coefficient for the required beamwidth factor according to the present invention.
Figure 7 is a graph showing the size ratio of signals input to each of the plurality of antenna elements 211 according to the size adjustment coefficient according to the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있으므로 본 명세서에서 설명하는 실시예들로 제한되지 않는다. 본 명세서에 개시된 실시예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술을 구체적으로 설명하는 것이 본 개시의 기술적 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 공지 기술에 대한 구체적인 설명을 생략한다. 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Below, various embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art can easily implement them. However, since the technical idea of the present disclosure can be modified and implemented in various forms, it is not limited to the embodiments described in this specification. In describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed description of related known technologies may obscure the gist of the technical idea of the present disclosure, detailed descriptions of the known technologies will be omitted. Identical or similar components will be assigned the same reference number and duplicate descriptions thereof will be omitted.

본 명세서에서 어떤 요소가 다른 요소와 "연결"되어 있다고 기술될 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 요소를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 어떤 요소가 다른 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 요소 외에 또 다른 요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In this specification, when an element is described as being "connected" to another element, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "indirectly connected" with another element in between. When an element is said to "include" another element, this means that it does not exclude another element in addition to the other element, but may further include another element, unless specifically stated to the contrary.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서 어레이 안테나의 빔 패턴을 형성하는 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 장치의 개략적인 블록도이다.2 is a schematic block diagram of a computing device for executing a method of forming a beam pattern of an array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 컴퓨팅 장치(100)는 메모리(110), 및 프로세서(120)를 포함한다. 컴퓨팅 장치(100)는 어레이 안테나를 제어하는 장치로서, 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 장치로 지칭될 수 있다.Referring to FIG. 2 , computing device 100 includes memory 110 and processor 120 . The computing device 100 is a device that controls an array antenna, and may be referred to as a beam pattern forming device for the array antenna.

메모리(110)는 컴퓨팅 장치(100)가 판독할 수 있는 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다.Memory 110 is a recording medium that can be read by computing device 100, and includes non-permanent mass storage devices such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), and disk drives. can do.

메모리(110)는 본 발명의 일 실시예에 따라서 어레이 안테나의 빔 패턴을 형성하기 위한 프로그램 코드, 상기 프로그램 코드를 실행하는 데에 필요한 데이터들 및 상기 프로그램 코드를 실행하는 과정에서 생성되는 데이터들을 저장할 수 있다.The memory 110 stores program code for forming a beam pattern of an array antenna, data necessary to execute the program code, and data generated in the process of executing the program code according to an embodiment of the present invention. You can.

예를 들면, 메모리(110)는 요구 빔폭 인자에 대한 크기 조절 계수를 나타내는 제1 관계 데이터, 및 상기 크기 조절 계수에 대한 상기 복수의 안테나 소자들 각각에 입력되는 신호의 상대적인 크기를 나타내는 제2 관계 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(110)는 어레이 안테나의 안테나 길이에 관한 데이터, 및 SAR 장치로부터 송출되는 빔의 빔 파장에 관한 데이터, 요구 방위관측폭에 관한 데이터, 타겟 지점에 관한 데이터 등을 저장할 수 있다For example, the memory 110 may include first relationship data indicating a size adjustment coefficient for a required beamwidth factor, and second relationship information representing the relative size of a signal input to each of the plurality of antenna elements with respect to the size adjustment coefficient. Data can be saved. The memory 110 can store data about the antenna length of the array antenna, data about the beam wavelength of the beam transmitted from the SAR device, data about the required azimuth observation width, data about the target point, etc.

프로세서(120)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 상기 어레이 안테나의 안테나 길이 및 빔 파장을 기초로 기준 방위빔폭을 산출하고, 미리 설정된 타겟 지점과 상기 어레이 안테나 간의 경사거리, 및 상기 어레이 안테나의 이동 방향과 상기 어레이 안테나로부터 상기 타겟 지점을 향한 방향 사이의 원뿔각을 결정하고, 상기 기준 방위빔폭, 상기 경사거리 및 상기 원뿔각을 기초로 제1 방위관측폭을 산출하고, 상기 제1 방위관측폭이 요구 방위관측폭보다 작으면, 상기 제1 방위관측폭과 상기 요구 방위관측폭을 기초로 제1 요구 빔폭 인자를 산출하고, 상기 제1 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 요구 빔폭 인자에 대응하는 제1 크기 조절 계수를 획득하고, 상기 제2 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 크기 조절 계수에 대응하는 상기 복수의 안테나 소자들 각각에 입력되는 신호의 상대적인 크기를 조절하도록 구성될 수 있다.The processor 120 may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input/output operations. According to one embodiment, the processor 120 calculates a reference azimuth beam width based on the antenna length and beam wavelength of the array antenna, the tilt distance between a preset target point and the array antenna, and the moving direction of the array antenna. Determine a cone angle between the array antenna and the direction toward the target point, calculate a first azimuth observation width based on the reference azimuth beam width, the tilt distance, and the cone angle, and the first azimuth observation width is required. If it is smaller than the azimuth observation width, a first required beamwidth factor is calculated based on the first azimuth observation width and the required azimuth observation width, and a first required beamwidth factor corresponding to the first required beamwidth factor is calculated using the first relationship data. It may be configured to obtain a size adjustment coefficient and adjust the relative size of a signal input to each of the plurality of antenna elements corresponding to the first size adjustment coefficient using the second relationship data.

컴퓨팅 장치(100)는 메모리(110)와 프로세서(120) 외에 다른 구성요소, 예컨대, 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 통신 모듈은 네트워크를 통해 외부 장치와 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다.In addition to the memory 110 and the processor 120, the computing device 100 may further include other components, such as a communication module. The communication module may provide functions for communicating with external devices through a network.

컴퓨팅 장치(100)는 통신 모듈을 통해 타겟 지점에 관한 데이터를 수신하여 메모리(110)에 저장할 수 있다. 타겟 지점에 관한 데이터는 타겟 지점의 위치, 및 요구 방위관측폭을 포함할 수 있다. 타겟 지점과 요구 방위관측폭은 미리 설정된 데이터일 수 있다.The computing device 100 may receive data about the target point through a communication module and store it in the memory 110. Data regarding the target point may include the location of the target point and the required azimuth observation width. The target point and required azimuth observation width may be preset data.

컴퓨팅 장치(100)는 통신 모듈을 통해 SAR 장치를 탑재한 비행체, 예컨대, 항공기로부터 위치 정보 및 비행 방향 정보를 수신할 수 있다. 항공기의 위치 및 비행 방향은 어리에 안테나의 위치 및 이동 방향에 각각 대응할 수 있다.The computing device 100 may receive location information and flight direction information from a vehicle equipped with a SAR device, such as an aircraft, through a communication module. The position and flight direction of the aircraft may respectively correspond to the position and direction of movement of the antenna.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 안테나의 빔 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 3 is a flowchart for explaining a method of forming a beam pattern of an array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 프로세서(120)는 어레이 안테나의 안테나 길이(L) 및 빔 파장(λ)을 기초로 기준 방위빔폭(θbw)을 산출할 수 있다(S110).Referring to FIG. 3, the processor 120 may calculate the reference azimuth beam width (θ bw ) based on the antenna length (L) and beam wavelength (λ) of the array antenna (S110).

일 예에 따르면, 프로세서(120)는 어레이 안테나의 안테나 길이(L)와 빔 파장(λ)에 기초하여 θbw=0.886×λ/L에 따라 기준 방위빔폭(θbw)을 산출할 수 있다.According to one example, the processor 120 may calculate the reference beam width (θ bw ) according to θ bw = 0.886×λ/L based on the antenna length (L) and beam wavelength (λ) of the array antenna.

도 4는 예시적인 어레이 안테나를 도시한다.Figure 4 shows an example array antenna.

도 4를 참조하면, 어레이 안테나(210)는 행렬로 배열되는 안테나 소자들(211)을 포함한다. 어레이 안테나(210) 내에 한 행에 복수의 안테나 소자(211)가 배치될 수 있다. 예컨대, 한 행에 40개의 안테나 소자(211)가 배치될 수 있다. 어레이 안테나(210) 내에 한 열에 적어도 하나의 안테나 소자(211)가 배치될 수 있다. 예컨대, 어레이 안테나(210)는 행 방향으로 일렬로 배치되는 복수의 안테나 소자(211)가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4, the array antenna 210 includes antenna elements 211 arranged in a matrix. A plurality of antenna elements 211 may be disposed in one row within the array antenna 210. For example, 40 antenna elements 211 may be arranged in one row. At least one antenna element 211 may be disposed in one row within the array antenna 210. For example, the array antenna 210 may include a plurality of antenna elements 211 arranged in a row in the row direction.

안테나 길이(L)는 어레이 안테나(210)의 행 방향 길이이고, 안테나 폭(W)은 어레이 안테나(210)의 열 방향 길이이다.The antenna length (L) is the row-direction length of the array antenna 210, and the antenna width (W) is the column-direction length of the array antenna 210.

다시 도 3을 참조하면, 프로세서(120)는 타겟 지점에 대한 SAR 장치의 운용 기하구조를 결정할 수 있다(S120).Referring again to FIG. 3, the processor 120 may determine the operating geometry of the SAR device for the target point (S120).

도 5는 SAR 운용 기하구조를 예시적으로 도시한다.5 illustrates an exemplary SAR operational geometry.

도 5를 참조하면, SAR 장치(200)를 탑재한 비행체(201)가 도시된다. 비행체(201)는 비행 경로를 따라 비행한다. 비행체(201)는 지표면으로부터 고도(H) 상에 위치하며, 비행체(201)가 비행하고 있는 방향은 비행 방향(x)으로 지칭된다. 비행 방향(x)에 수직한 방향은 비행 측면 방향(y)이다. 비행체(210)는 일정한 고도(H)로 비행 방향(x)으로 비행할 수 있다. 즉, 비행체(210)는 지표면과 평행하게 비행할 수 있다.Referring to FIG. 5, an aircraft 201 equipped with a SAR device 200 is shown. The aircraft 201 flies along a flight path. The aircraft 201 is located at an altitude (H) above the ground surface, and the direction in which the aircraft 201 is flying is referred to as the flight direction (x). The direction perpendicular to the flight direction (x) is the flight side direction (y). The aircraft 210 can fly in the flight direction (x) at a constant altitude (H). That is, the aircraft 210 can fly parallel to the ground surface.

SAR 장치(200)는 타겟 지점(Tp)를 향하여 빔 패턴을 방출한다. 타겟 지점(Tp)은 영상 중심 지점으로 지칭될 수 있다. SAR 장치(200)에서 타겟 지점(Tp)을 향한 지표면 상의 방향을 거리 방향(Ra)으로 지칭하고, 거리 방향(Ra)에 수직한 지표면 상의 방향을 방위 방향(Az)으로 지칭한다. 비행 방향(x)과 거리 방향(Ra) 사이의 각도는 방위각(θaz)으로 정의된다.The SAR device 200 emits a beam pattern toward the target point (Tp). The target point (Tp) may be referred to as the image center point. In the SAR device 200, the direction on the ground surface toward the target point (Tp) is referred to as the distance direction (Ra), and the direction on the ground surface perpendicular to the distance direction (Ra) is referred to as the azimuth direction (Az). The angle between the flight direction (x) and the distance direction (Ra) is defined as the azimuth (θ az ).

지표면 상의 타겟 지점(Tp)은 SAR 장치(200)로부터 경사거리(Dsr)만큼 떨어져 있다. SAR 장치(200)에서 타겟 지점(Tp)을 향한 경사 방향(Sr)과 거리 방향(Ra) 사이의 각도는 고도각(θaz)으로 정의되고, SAR 장치(200)에서 타겟(Tp)을 향한 경사 방향(Sr)과 비행 방향(x) 사이의 각도는 원뿔각(θcone)으로 정의된다.The target point (Tp) on the ground surface is separated from the SAR device 200 by an inclined distance (D sr ). The angle between the slope direction (Sr) and the distance direction (Ra) toward the target point (Tp) in the SAR device 200 is defined as the elevation angle (θ az ), and the angle between the slope direction (Sr) and the distance direction (Ra) toward the target point (Tp) in the SAR device 200 is defined as The angle between the tilt direction (Sr) and the flight direction (x) is defined as the cone angle (θ cone ).

도 5와 함께 도 3을 참조하면, 프로세서(120)는 SAR 장치(200)의 위치(P) 및 비행 방향(x)을 감지할 수 있다. SAR 장치(200)의 위치(P)와 비행 방향(x)는 어레이 안테나(210)의 위치(P)와 이동 방향(x)에 대응할 수 있다. 예컨대, 어레이 안테나(210)의 위치(P)는 위도 좌표, 경도 좌표 및 고도(H)를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는 어레이 안테나(210)의 위치(P) 및 이동 방향(x)을 GPS 모듈을 갖는 비행체(210)로부터 수신할 수 있다.Referring to FIG. 3 along with FIG. 5 , the processor 120 can detect the location (P) and flight direction (x) of the SAR device 200. The position (P) and flight direction (x) of the SAR device 200 may correspond to the position (P) and movement direction (x) of the array antenna 210. For example, the location (P) of the array antenna 210 may include latitude coordinates, longitude coordinates, and altitude (H). The processor 120 may receive the position (P) and moving direction (x) of the array antenna 210 from the aircraft 210 having a GPS module.

프로세서(120)는 지표면 상의 타겟 지점(Tp)의 위치를 수신할 수 있다. 프로세서(120)는 타겟 지점(Tp)의 위치와 어레이 안테나(210)의 위치(P)를 기초로 어레이 안테나(210)와 타겟 지점(Tp) 간의 경사거리(Dsr)를 산출할 수 있다.The processor 120 may receive the location of the target point (Tp) on the ground surface. The processor 120 may calculate the slope distance (D sr ) between the array antenna 210 and the target point (Tp) based on the position of the target point (Tp) and the position (P) of the array antenna 210.

프로세서(120)는 어레이 안테나(210)에서 타겟 지점(Tp)을 향하는 경사 방향(Sr)과 어레이 안테나(210)의 이동 방향(x) 사이의 원뿔각(θcone)을 산출할 수 있다. 경사 방향(Sr)과 이동 방향(x) 사이의 원뿔각(θcone)은 방위각(θaz) 및 고도각(θaz)을 이용하여 θcone=acos[cos(θaz)cos(θel)]와 같이 산출될 수 있다. 즉, 원뿔각(θcone)은 방위각(θaz) 및 고도각(θaz)과 cos(θcone)=cos(θaz)cos(θel)와 같은 관계를 갖는다.The processor 120 may calculate the cone angle (θ cone ) between the tilt direction (Sr) from the array antenna 210 toward the target point (Tp) and the moving direction (x) of the array antenna 210. The cone angle (θ cone ) between the inclination direction (Sr) and the moving direction (x) is θ cone = acos[cos(θ az )cos(θ el ) using the azimuth angle (θ az ) and elevation angle (θ az ). ] can be calculated as follows. That is, the cone angle (θ cone ) has the following relationship with the azimuth angle (θ az ) and the elevation angle (θ az ): cos(θ cone )=cos(θ az )cos(θ el ).

정확한 원뿔각(θcone)을 산출하는 것은 제1 방위관측폭(SWaz)을 산출하는데 필수적이다. 위치 에러 및 자세 에러가 발생할 수 있다. 다른 예에 따르면, θ^cone,k=αθ^cone,k-1+(1-α)θcone,k와 같은 1차 필터를 이용하여 안정적인 원뿔각(θcone)을 계산하여, 방위관측폭을 실시간으로 얻을 수가 있다. 에러가 발생하더라도 1차 필터를 이용하여 안정적인 원뿔각(θcone)을 산출할 수 있다. 그에 따라 부득이하게 발생하는 비행체(201)의 위치 및 자세 에러에 따른 원뿔각(θcone) 에러를 보상하는 기술을 통해 에러에 관계없이 안정적인 SAR 영상의 관측폭을 확보할 수 있다.Calculating the accurate cone angle (θ cone ) is essential for calculating the first azimuth width (SW az ). Position errors and posture errors may occur. According to another example, by calculating the stable cone angle (θ cone ) using a first-order filter such as θ^ cone,k =αθ^ cone,k-1 +(1-α)θ cone,k , the azimuth observation width can be obtained in real time. Even if an error occurs, a stable cone angle (θ cone ) can be calculated using a first-order filter. Accordingly, it is possible to secure a stable observation width of SAR images regardless of the error through technology that compensates for the cone angle (θ cone ) error due to the position and attitude error of the aircraft 201, which inevitably occurs.

프로세서(120)는 SAR 장치(200)의 운용 기하구조에 기초하여 제1 방위관측폭(SWaz)을 산출할 수 있다(S130). SAR 장치(200)를 운용할 때 획득되는 SAR 영상의 관측폭은 SAR 장치(200)의 어레이 안테나의 빔 패턴에 의해 결정된다. 제1 방위관측폭(SWaz)은 SAR 장치(200)의 운용 기하구조에 기초하여 산출된 방위관측폭을 지칭한다. 제1 방위관측폭(SWaz)은 SAR 운용 기하 구조 및 기준 방위빔폭(θbw)에 기초하여 산출될 수 있다.The processor 120 may calculate the first azimuth observation width (SW az ) based on the operating geometry of the SAR device 200 (S130). The observation width of the SAR image obtained when operating the SAR device 200 is determined by the beam pattern of the array antenna of the SAR device 200. The first azimuth observation width (SW az ) refers to the azimuth observation width calculated based on the operating geometry of the SAR device 200. The first azimuth observation width (SW az ) can be calculated based on the SAR operation geometry and the reference azimuth beam width (θ bw ).

제1 방위관측폭(SWaz)은 경사거리(Dsr), 기준 방위빔폭(θbw), 및 원뿔각(θcone)을 기초로 SWaz=Dsr×θbw/cos(θcone)에 의해 결정될 수 있다.The first azimuth observation width ( SW az ) is SW az = D sr can be determined by

제1 방위관측폭(SWaz)은 경사거리(Dsr)가 짧을수록, 기준 방위빔폭(θbw)과 원뿔각(θcone)이 작을수록 감소한다. 즉, 비행체(201)와 타겟 지점(Tp) 사이의 경사거리(Dsr)가 짧다거나, 어레이 안테나(210)의 기준 방위빔폭(θbw)이 좁을 경우, 제1 방위관측폭(SWaz)이 요구 방위관측폭(SWreq)보다 작아지게 된다. 요구 방위관측폭(SWreq)보다 좁은 제1 방위관측폭(SWaz)은 최종 SAR 영상의 성능 열화를 야기하게 된다.The first azimuth observation width (SW az ) decreases as the tilt distance (D sr ) becomes shorter and the reference azimuth beam width (θ bw ) and cone angle (θ cone ) become smaller. That is, when the inclination distance (D sr ) between the aircraft 201 and the target point (Tp) is short or the reference azimuth beam width (θ bw ) of the array antenna 210 is narrow, the first azimuth observation width (SW az ) This becomes smaller than the required azimuth observation width (SW req ). The first azimuth observation width (SW az ) that is narrower than the required azimuth observation width (SW req ) causes performance degradation of the final SAR image.

프로세서(120)는 제1 방위관측폭(SWaz)과 요구 방위관측폭(Swreq)을 비교할 수 있다(S140). 제1 방위관측폭(SWaz)이 요구 방위관측폭(Swreq) 이상이면, 프로세서(120)는 현재 상태로 SAR 임무를 수행할 수 있다(S180). 그러나, 제1 방위관측폭(SWaz)이 요구 방위관측폭(Swreq)보다 작을 경우, 프로세서(120)는 제1 방위관측폭(SWaz)이 요구 방위관측폭(Swreq)을 만족하도록 어레이 안테나(210)의 빔 패턴을 변경할 수 있다.The processor 120 may compare the first azimuth observation width (SW az ) and the required azimuth observation width (Sw req ) (S140). If the first azimuth observation width (SW az ) is greater than or equal to the required azimuth observation width (Sw req ), the processor 120 can perform the SAR mission in the current state (S180). However, when the first azimuth observation width (SW az ) is smaller than the required azimuth observation width (Sw req ), the processor 120 ensures that the first azimuth observation width (SW az ) satisfies the required azimuth observation width (Sw req ). The beam pattern of the array antenna 210 can be changed.

기계식 안테나를 사용하는 SAR 장치는 빔 패턴을 변경할 수 없기 때문에, 타겟 영역(Tp)으로부터 근거리에 위치한 상태에서 SAR 장치로 관측 임무를 수행할 경우, 방위관측폭(SWaz)이 요구 방위관측폭(SWreq)보다 작아지는 문제가 불가피하게 발생하고, 이를 해결할 수 없었다.Since the SAR device using a mechanical antenna cannot change the beam pattern, when performing an observation mission with a SAR device while located at a short distance from the target area (Tp), the azimuth observation width (SW az ) is the required azimuth observation width ( The problem of being smaller than SW req ) inevitably occurred, and this could not be resolved.

그러나, 어레이 안테나(210), 예컨대, 능동형 전자주사식 위상어레이(AESA) 안테나를 사용하는 SAR 장치(200)는 빔 패턴을 변경할 수 있다. 본 발명에 따르면 SAR 운용 기하구조에 따라 어레이 안테나(210)의 안테나 소자(211) 각각에 입력되는 신호의 크기와 위상을 조절함으로써 제1 방위관측폭(SWaz)이 요구 방위관측폭(SWreq)을 만족하도록 할 수 있다. 즉, 본 발명은 SAR 운용을 시작하는 시점의 기하구조, 예컨대, 경사거리(Dsr), 원뿔각(θcone), 고도(H) 등을 기초로 요구 방위관측폭(SWreq)을 만족시키는 어레이 안테나(210)의 빔 패턴을 실시간으로 형성하는 방법을 제공한다.However, the SAR device 200 using an array antenna 210, for example, an active electronically scanned phased array (AESA) antenna, can change the beam pattern. According to the present invention, by adjusting the size and phase of the signal input to each antenna element 211 of the array antenna 210 according to the SAR operation geometry, the first azimuth observation width (SW az ) is changed to the required azimuth observation width (SW req). ) can be satisfied. In other words, the present invention satisfies the required azimuth observation width (SW req ) based on the geometry at the time of starting SAR operation, such as slope distance (D sr ), cone angle (θ cone ), altitude (H), etc. A method of forming a beam pattern of an array antenna 210 in real time is provided.

어레이 안테나(210)의 안테나 소자(211) 각각에 입력되는 신호의 크기와 위상을 조절함에 있어서, 카이저 윈도우(Kaiser window)가 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 프로세서(120)는 제1 요구 빔폭 인자(Required beamwidth factor)를 산출할 수 있다(S150). 프로세서(120)는 제1 방위관측폭(SWaz)에 대한 요구 방위관측폭(SWreq)의 비율을 제1 요구 빔폭 인자(kreq)로서 산출할 수 있다. 즉, 제1 요구 빔폭 인자(kreq)은 kreq= SWreq/SWaz와 같이 결정될 수 있다. 또한, 제1 요구 빔폭 인자(kreq)를 통해 획득되는 제1 방위빔폭(θbw-req)은 θbw-req=kreq×θbw와 같이 결정될 수 있다. 여기서, θbw는 기준 방위빔폭이다.In adjusting the size and phase of the signal input to each antenna element 211 of the array antenna 210, a Kaiser window may be used. According to the present invention, the processor 120 can calculate the first required beamwidth factor (S150). The processor 120 may calculate the ratio of the required azimuth observation width (SW req ) to the first azimuth observation width (SW az ) as the first required beamwidth factor (k req ). That is, the first required beamwidth factor (k req ) can be determined as k req = SW req /SW az . Additionally, the first azimuth beamwidth (θ bw-req ) obtained through the first required beamwidth factor (k req ) may be determined as θ bw-req =k req ×θ bw . Here, θ bw is the reference azimuth beam width.

프로세서(120)는 제1 관계 데이터를 이용하여 제1 요구 빔폭 인자(kreq)에 대응하는 제1 크기 조절 계수(β)를 획득할 수 있다(S160).The processor 120 may obtain the first size adjustment coefficient (β) corresponding to the first required beamwidth factor (k req ) using the first relationship data (S160).

도 6은 본 발명에 따른 요구 빔폭 인자(kreq)에 대한 크기 조절 계수(β)를 나타내는 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the size adjustment coefficient (β) for the required beamwidth factor (k req ) according to the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 요구 빔폭 인자(kreq)가 증가함에 따라 크기 조절 계수(β)가 비선형적으로 증가한다. 도 6에 도시된 요구 빔폭 인자(kreq)에 대한 크기 조절 계수(β)의 관계는 룩업 테이블 형태의 제1 관계 데이터로서 메모리(110)에 미리 저장될 수 있다.As shown in Figure 6, as the required beamwidth factor (k req ) increases, the size adjustment coefficient (β) increases non-linearly. The relationship between the size adjustment coefficient (β) and the required beamwidth factor (k req ) shown in FIG. 6 may be previously stored in the memory 110 as first relationship data in the form of a lookup table.

다시 도 3을 참조하면, 프로세서(120)는 제2 관계 데이터를 이용하여 제1 크기 조절 계수(β)에 따라 복수의 안테나 소자(211) 각각에 입력되는 신호의 크기를 조절할 수 있다(S170).Referring again to FIG. 3, the processor 120 may adjust the size of the signal input to each of the plurality of antenna elements 211 according to the first size adjustment coefficient (β) using the second relationship data (S170). .

도 7은 본 발명에 따른 크기 조절 계수(β)에 따라 복수의 안테나 소자들(211) 각각에 입력되는 신호의 크기 비율을 나타내는 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the size ratio of signals input to each of the plurality of antenna elements 211 according to the size adjustment coefficient (β) according to the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 어레이 안테나(210)의 한 행에 40개의 안테나 소자(211)가 배열되는 경우, 중앙에 위치하는 20번째와 21번째 안테나 소자(211)에 입력되는 신호의 크기가 가장 크다. 중앙에 위치하는 안테나 소자에 입력되는 신호의 크기를 1이라고 가정할 때, 그 왼쪽에 위치하는 1번째 내지 19번째 안테나 소자와 그 오른쪽에 위치하는 22번째 내지 40번째 안테나 소자에 입력되는 신호의 크기는 1보다 작다.As shown in FIG. 7, when 40 antenna elements 211 are arranged in one row of the array antenna 210, the size of the signal input to the 20th and 21st antenna elements 211 located in the center is It's the biggest. Assuming that the size of the signal input to the antenna element located in the center is 1, the size of the signal input to the 1st to 19th antenna elements located to the left and the 22nd to 40th antenna elements located to the right. is less than 1.

크기 조절 계수(β)가 0일 때는 모든 안테나 소자(211)에 입력되는 신호의 크기, 즉, 파워(power)는 동일하다. 그러나 크기 조절 계수(β)가 커질수록 어레이 안테나(210)의 중앙을 중심으로 샤프한 형상을 갖는다. 즉, 크기 조절 계수(β)가 작을 때에는 어레이 안테나(210)의 양 끝에 위치하는 안테나 소자(211)에 입력되는 신호의 크기가 중앙에 위치하는 안테나 소자(211)에 입력되는 신호의 크기와 큰 차이가 없지만, 크기 조절 계수(β)가 커짐에 따라 어레이 안테나(210)의 양 끝에 위치하는 안테나 소자(211)에 입력되는 신호의 크기가 더욱 작아진다. 예컨대, 크기 조절 게수(β)가 5인 경우, 어레이 안테나(210)의 양 끝에 위치하는 안테나 소자(211)에 입력되는 신호의 크기는 중앙에 위치하는 안테나 소자(211)에 입력되는 신호의 5%보다도 작게 된다.When the size adjustment coefficient (β) is 0, the size, or power, of the signal input to all antenna elements 211 is the same. However, as the size adjustment coefficient (β) increases, the array antenna 210 has a sharper shape centered around the center. That is, when the size adjustment coefficient (β) is small, the size of the signal input to the antenna elements 211 located at both ends of the array antenna 210 is larger than the size of the signal input to the antenna element 211 located in the center. There is no difference, but as the size adjustment coefficient (β) increases, the size of the signal input to the antenna elements 211 located at both ends of the array antenna 210 becomes smaller. For example, if the size adjustment factor (β) is 5, the size of the signal input to the antenna elements 211 located at both ends of the array antenna 210 is 5 times that of the signal input to the antenna element 211 located in the center. It becomes smaller than %.

도 7에 도시된 그래프로 표현되는, 크기 조절 계수(β)에 따라 복수의 안테나 소자들(211) 각각에 입력되는 신호의 크기 비율은 룩업 테이블 형태의 제2 관계 데이터로서 메모리(110)에 미리 저장될 수 있다.The size ratio of the signal input to each of the plurality of antenna elements 211 according to the size adjustment coefficient β, expressed in the graph shown in FIG. 7, is stored in advance in the memory 110 as second relationship data in the form of a lookup table. It can be saved.

다시 도 3을 참조하면, 프로세서(120)는 메모리(110에 저장된 제2 관계 데이터를 이용하여 제1 크기 조절 계수(β)에 따라 복수의 안테나 소자(211) 각각에 입력되는 신호의 크기를 조절함으로써 SAR 임무를 수행할 수 있다(S180). 즉, 프로세서(120)는 이용하여 제1 크기 조절 계수(β)에 따라 복수의 안테나 소자(211) 각각에 입력되는 신호의 크기를 조절하면서 SAR 모드를 운용할 수 있다.Referring again to FIG. 3, the processor 120 adjusts the size of the signal input to each of the plurality of antenna elements 211 according to the first size adjustment coefficient (β) using the second relationship data stored in the memory 110. By doing so, the SAR mission can be performed (S180). That is, the processor 120 uses the SAR mode to adjust the size of the signal input to each of the plurality of antenna elements 211 according to the first size adjustment coefficient β. can be operated.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 크기 조절 계수(β)에 따라 복수의 안테나 소자(211) 각각에 입력되는 신호의 크기가 조절되면, 어레이 안테나(210)의 방위빔폭은 제1 방위빔폭(θbw-req), 즉, 제1 요구 빔폭 인자(kreq)와 기준 방위빔폭(θbw)의 곱으로 증가하게 된다. 그에 따라 SAR 장치(200)의 방위관측폭(SWaz)은 요구 방위관측폭(SWreq)을 만족하게 된다.As shown in FIG. 7, when the size of the signal input to each of the plurality of antenna elements 211 is adjusted according to the first size adjustment coefficient (β), the azimuth beam width of the array antenna 210 is the first azimuth beam width ( θ bw-req ), that is, it increases as the product of the first required beam width factor (k req ) and the reference azimuth beam width (θ bw ). Accordingly, the azimuth observation width (SW az ) of the SAR device 200 satisfies the required azimuth observation width (SW req ).

본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예들은 예시적이며, 서로 구별되어 독립적으로 실시되어야 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 설명된 실시예들은 서로 조합된 형태로 실시될 수 있다.The various embodiments described in this specification are illustrative and are not intended to be used independently from each other. Embodiments described herein may be implemented in combination with each other.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (7)

길이 방향으로 복수의 안테나 소자가 배열되는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 방법에 있어서,
SAR 운용 기하구조를 결정하는 단계;
상기 SAR 운용 기하 구조에 기초하여 제1 방위관측폭을 산출하는 단계;
상기 제1 방위관측폭이 미리 설정된 요구 방위관측폭보다 작으면, 상기 제1 방위관측폭과 상기 요구 방위관측폭을 기초로 제1 요구 빔폭 인자를 산출하는 단계;
요구 빔폭 인자에 대한 크기 조절 계수를 나타내는 제1 관계 데이터를 이용하여, 상기 제1 요구 빔폭 인자에 대응하는 제1 크기 조절 계수를 획득하는 단계; 및
상기 크기 조절 계수에 따라 상기 복수의 안테나 소자들 각각에 입력되는 신호의 상대적인 크기를 나타내는 제2 관계 데이터를 이용하여, 상기 제1 크기 조절 계수에 따라 상기 복수의 안테나 소자 각각에 입력되는 신호의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 방법.In the method of forming a beam pattern of an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in the longitudinal direction,
determining SAR operational geometry;
calculating a first azimuth observation width based on the SAR operational geometry;
If the first azimuth observation width is smaller than a preset required azimuth observation width, calculating a first required beamwidth factor based on the first azimuth observation width and the required azimuth observation width;
Obtaining a first scaling coefficient corresponding to the first required beamwidth factor using first relationship data representing a scaling coefficient for the required beamwidth factor; and
Using second relationship data indicating the relative size of the signal input to each of the plurality of antenna elements according to the size adjustment coefficient, the size of the signal input to each of the plurality of antenna elements according to the first size adjustment coefficient A method of forming a beam pattern of an array antenna comprising the step of adjusting . 제1항에 있어서,
상기 어레이 안테나의 안테나 길이 및 빔 파장을 기초로 기준 방위빔폭을 산출하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 방위관측폭은 상기 SAR 운용 기하 구조 및 상기 기준 방위빔폭에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 방법.According to paragraph 1,
Further comprising calculating a reference azimuth beam width based on the antenna length and beam wavelength of the array antenna,
The first azimuth observation width is calculated based on the SAR operation geometry and the reference azimuth beam width. 제2항에 있어서,
상기 SAR 운용 기하구조를 결정하는 단계는,
상기 어레이 안테나의 위치 및 이동 방향을 감지하는 단계;
미리 설정된 타겟 지점의 위치와 상기 어레이 안테나의 상기 위치를 기초로 상기 어레이 안테나와 상기 타겟 지점 간의 경사거리를 산출하는 단계; 및
상기 어레이 안테나에서 상기 타겟 지점을 향하는 경사 방향과 상기 어레이 안테나의 상기 이동 방향 사이의 원뿔각을 산출하는 단계를 포함하는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 방법.According to paragraph 2,
The step of determining the SAR operating geometry is,
Detecting the position and movement direction of the array antenna;
calculating an inclination distance between the array antenna and the target point based on the position of a preset target point and the position of the array antenna; and
A beam pattern forming method for an array antenna comprising calculating a cone angle between a tilt direction in the array antenna toward the target point and the moving direction of the array antenna. 제3항에 있어서,
상기 제1 방위관측폭은 SWaz= Dsr×θbw/cos(θcone)에 따라 산출되고,
여기서, SWaz는 상기 방위관측폭, Dsr는 상기 경사거리, θbw는 상기 기준 방위빔폭, θcone는 상기 원뿔각인 것을 특징으로 하는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 방법.According to clause 3,
The first azimuth observation width is calculated according to SW az = D sr ×θ bw /cos(θ cone ),
Here, SW az is the azimuth observation width, D sr is the tilt distance, θ bw is the reference azimuth beam width, and θ cone is the cone angle. 제1항에 있어서,
상기 제1 요구 빔폭 인자는 상기 제1 방위관측폭에 대한 상기 요구 방위관측폭의 비율인 것을 특징으로 하는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 방법.According to paragraph 1,
The first required beam width factor is a ratio of the required azimuth observation width to the first azimuth observation width. 삭제delete 길이 방향으로 복수의 안테나 소자가 배열되는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 장치에 있어서,
요구 빔폭 인자에 대한 크기 조절 계수를 나타내는 제1 관계 데이터, 및 상기 크기 조절 계수에 따라 상기 복수의 안테나 소자들 각각에 입력되는 신호의 상대적인 크기를 나타내는 제2 관계 데이터를 저장하는 메모리; 및
상기 어레이 안테나의 안테나 길이 및 빔 파장을 기초로 기준 방위빔폭을 산출하고, 미리 설정된 타겟 지점과 상기 어레이 안테나 간의 경사거리, 및 상기 어레이 안테나의 이동 방향과 상기 어레이 안테나로부터 상기 타겟 지점을 향한 방향 사이의 원뿔각을 결정하고, 상기 기준 방위빔폭, 상기 경사거리 및 상기 원뿔각을 기초로 제1 방위관측폭을 산출하고, 상기 제1 방위관측폭이 요구 방위관측폭보다 작으면, 상기 제1 방위관측폭과 상기 요구 방위관측폭을 기초로 제1 요구 빔폭 인자를 산출하고, 상기 제1 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 요구 빔폭 인자에 대응하는 제1 크기 조절 계수를 획득하고, 상기 제2 관계 데이터를 이용하여 상기 제1 크기 조절 계수에 대응하는 상기 복수의 안테나 소자들 각각에 입력되는 신호의 상대적인 크기를 조절하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 어레이 안테나의 빔 패턴 형성 장치.
In the beam pattern forming device for an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in the longitudinal direction,
a memory storing first relationship data indicating a size adjustment coefficient for a required beamwidth factor, and second relationship data representing a relative size of a signal input to each of the plurality of antenna elements according to the size adjustment coefficient; and
A reference azimuth beam width is calculated based on the antenna length and beam wavelength of the array antenna, the inclination distance between the preset target point and the array antenna, and the direction between the moving direction of the array antenna and the direction from the array antenna to the target point. Determine the cone angle, calculate the first azimuth observation width based on the reference beam width, the tilt distance, and the cone angle, and if the first azimuth observation width is smaller than the required azimuth observation width, the first azimuth observation width is Calculate a first required beamwidth factor based on the observation width and the required azimuth observation width, obtain a first size adjustment coefficient corresponding to the first required beamwidth factor using the first relationship data, and obtain the second relationship. A beam pattern forming apparatus for an array antenna including a processor configured to adjust the relative size of a signal input to each of the plurality of antenna elements corresponding to the first size adjustment coefficient using data.
KR1020220130812A 2022-10-12 2022-10-12 Method of forming beam pattern of array antenna based on SAR operation geometry KR102684776B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220130812A KR102684776B1 (en) 2022-10-12 2022-10-12 Method of forming beam pattern of array antenna based on SAR operation geometry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220130812A KR102684776B1 (en) 2022-10-12 2022-10-12 Method of forming beam pattern of array antenna based on SAR operation geometry

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20240050878A KR20240050878A (en) 2024-04-19
KR102684776B1 true KR102684776B1 (en) 2024-07-12

Family

ID=90882141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220130812A KR102684776B1 (en) 2022-10-12 2022-10-12 Method of forming beam pattern of array antenna based on SAR operation geometry

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102684776B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005024311A (en) 2003-06-30 2005-01-27 Mitsubishi Electric Corp Synthetic aperture radar device
CN110412568A (en) 2019-07-05 2019-11-05 西安电子科技大学 Range ambiguity clutter suppression method based on extension azimuthal phase coding
KR102121474B1 (en) 2018-01-09 2020-06-17 국방과학연구소 Sar and sar signal processor for squinted spotlight mode under nonlinear flight path and method thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101958547B1 (en) * 2017-04-14 2019-03-14 연세대학교 산학협력단 System and method for altitude estimation of synthetic aperture radar using single path and single antenna
KR102172378B1 (en) * 2018-04-05 2020-10-30 국방과학연구소 Apparatus and method for compensation for Beam Squint

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005024311A (en) 2003-06-30 2005-01-27 Mitsubishi Electric Corp Synthetic aperture radar device
KR102121474B1 (en) 2018-01-09 2020-06-17 국방과학연구소 Sar and sar signal processor for squinted spotlight mode under nonlinear flight path and method thereof
CN110412568A (en) 2019-07-05 2019-11-05 西安电子科技大学 Range ambiguity clutter suppression method based on extension azimuthal phase coding

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240050878A (en) 2024-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0284075B1 (en) Radar system consisting of an array of interconnected elementary satellites
US5457466A (en) Emitter azimuth and elevation direction finding using only linear interferometer arrays
US7196653B2 (en) Imaging apparatus and method
US20070194982A1 (en) Antenna signal processing apparatus
US6154174A (en) Large aperture vibration compensated millimeter wave sensor
CN108008388B (en) Satellite-borne phased array SAR load beam control method
US7460067B2 (en) Systems and methods for dynamically compensating signal propagation for flexible radar antennas
Kraus et al. TerraSAR-X staring spotlight mode optimization and global performance predictions
CN111965640B (en) Large squint high-orbit SAR two-dimensional beam scanning method
US8570209B2 (en) Method for optimizing the operation of an active lateral-view sensor when the height above the surface to be detected is variable
EP2310872B1 (en) Radar tracking system
US8212710B2 (en) Radar image generation system
KR102654879B1 (en) Spaceborne multistatic synthetic aperture radar(SAR) system and method of generating high-resolution SAR image using the same
KR102684776B1 (en) Method of forming beam pattern of array antenna based on SAR operation geometry
US5182562A (en) Forward looking radar
CN117784017A (en) Multimode multifunctional millimeter wave radar system
US5883593A (en) Method for the calibration of the positioning errors of a radar and the drift in ground speed of an inertial unit on board an aircraft
US6542110B1 (en) Device and method for increasing the angular resolution of an antenna arrangement
JP5298730B2 (en) Interference synthetic aperture radar system, processing method, directivity angle correction apparatus, directivity angle correction method, and program
McWatters et al. Antenna auto-calibration and metrology approach for the AFRL/JPL space based radar
Klein et al. Pulse-to-pulse radar-aided positioning using multibeam autofocus
WO2019202789A1 (en) Antenna device, antenna control method, and program
El-Darymli et al. On range ambiguities from elevation grating lobes in Ship Detection RCM SAR imagery
JP2005189107A (en) Radar system
CN112394328A (en) Beam control method and SAR system

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant