KR19990016090A - High Frequency Measurement Distortion Correction Method in Synthetic Opening Radar System - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SAR시스템에 있어서 수신신호에 대한 방위각 방향의 고주파 측정왜곡 보정이 가능한 고주파 측정 왜곡 보정방법에 관한 것으로, 본 방법은, 송신 신호의 발사 후 목표물로부터 반사되는 신호로부터 원신호를 획득하도록 구성된 합성 개구 레이다(SAR)시스템에 있어서, 원신호중 거리방향 신호처리에 연관된 부분 신호를 거리방향의 기준함수를 이용하여 정합필터링하여 원신호에 대한 거리방향의 압축처리를 수행하는 단계; 원신호중 방위각 방향 신호처리에 연관된 부분신호를 상기 방위각 방향의 기준함수와 수신신호의 위치에 따라 부여된 가중치를 이용하여 방위각 방향 압축 및 고주파 측정왜곡 보정을 수행하는 단계; 거리방향의 압축결과와 방위각 방향 압축 및 고주파 측정 왜곡 보정결과와 원신호중 거리방향신호처리와 방위각 방향 신호처리에 연관되지 않은 부분이 합성된 영상신호를 보정된 영상신호로 출력하는 단계를 포함하여 수행된다.The present invention relates to a high frequency measurement distortion correction method capable of correcting high frequency measurement distortion in the azimuth direction with respect to a received signal in a SAR system, the method comprising: obtaining an original signal from a signal reflected from a target after firing a transmission signal; A compound aperture radar (SAR) system, comprising: performing partial distance compression processing on an original signal by matching and filtering a partial signal of the original signal associated with the distance signal processing; Performing azimuth direction compression and high frequency measurement distortion correction on a partial signal related to the azimuth direction signal processing among the original signals by using a reference function in the azimuth direction and a weight given to a position of a received signal; And outputting the result of the distance direction compression, the azimuth direction compression and the high frequency measurement distortion correction, and a video signal obtained by synthesizing a portion of the original signal not related to the distance direction signal processing and the azimuth direction signal processing as a corrected video signal. do.

Description

합성개구 레이다시스템에 있어서 고주파측정 왜곡 보정방법High Frequency Measurement Distortion Correction Method in Synthetic Opening Radar System

본 발명은 도플러 효과를 이용하는 합성개구 레이다(Synthetic Aperture Radar, 이하 SAR이라 약함)시스템에 있어서 고주파측정(Radiometric) 왜곡 보정방법에 관한 것으로, 특히 수신신호로부터 영상신호 재구성시 방위각 방향의 고주파 측정 왜곡이 보정될 수 있도록 구현된 고주파측정(Radiometric) 왜곡 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radiometric distortion correction method in a Synthetic Aperture Radar (SAR) system using the Doppler effect. It relates to a radiometric distortion correction method implemented to be corrected.

SAR시스템은 거리에 관계없이 일정한 방위각 해상도를 유지할 수 있으며, 초고주파를 사용하여 영상을 얻어내기 때문에 가시광의 유무와 날씨, 구름 등에 영향을 받지 않고 소기의 지역에 대한 정보를 얻어낼 수 있는 특징이 있다. 특히 도플러 효과를 이용하기 때문에 기존의 SLAR(Side Looking Aperture Radar)보다 방위각방향으로 훨씬 더 높은 고해상도를 실현한 시스템이다.SAR system can maintain constant azimuth resolution regardless of distance, and because it acquires image using ultra high frequency, it can get information about desired area without being affected by visible light, weather and cloud. . In particular, because of the Doppler effect, the system achieves much higher resolution in the azimuth direction than the existing SLAR (Side Looking Aperture Radar).

이러한 SAR시스템은 수신된 신호로부터 영상을 재구성할 때, 수신신호에 포함되어 있는 거리방향 신호처리에 연관된 부분에 대한 압축(Range Compression)과 방위각 방향 신호처리에 연관된 부분에 대한 압축(Azimuth Compression)이 이루어진 후, 고주파 측정 왜곡을 보정하도록 구성되어 있다.When such a SAR system reconstructs an image from a received signal, the compression of the portion related to the distance signal processing included in the received signal and the compression of the portion related to the azimuth signal processing are not included. And then to correct the high frequency measurement distortion.

그러나 방위각 방향으로의 압축을 위한 콘벌루션(Convolution 또는 Correlation)이 이루어지면서 방위각 방향으로 화소값들이 평균화(Averaging)되는 특성이 있기 때문에 방위각 방향으로의 고주파측정 왜곡보정이 불가능하여 송신전력의 변화(Vatiation)와 수신단 이득의 변화에 대한 보정을 할 수 없었다.However, since the convolution (convolution or correlation) for compression in the azimuth direction is averaging the pixel values in the azimuth direction, it is impossible to compensate for the high frequency measurement distortion in the azimuth direction so that the transmission power changes (Vatiation). ) And compensation of the change in the receiver gain could not be corrected.

본 발명은 상술한 결점을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, SAR시스템에 있어서 수신신호에 대한 방위각 방향의 고주파 측정왜곡 보정이 가능한 고주파 측정 왜곡 보정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a high frequency measurement distortion correction method capable of correcting high frequency measurement distortion in the azimuth direction with respect to a received signal in a SAR system.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고주파측정 왜곡보정방법은, 송신 신호의 발사후 목표물로부터 반사되는 신호로부터 원신호를 획득하도록 구성된 합성 개구 레이다(SAR)시스템에 있어서, 원신호중 거리방향 신호처리에 연관된 부분 신호를 거리방향의 기준함수를 이용하여 정합필터링하여 원신호에 대한 거리방향의 압축처리를 수행하는 단계; 원신호중 방위각 방향 신호처리에 연관된 부분신호를 상기 방위각 방향의 기준함수와 수신신호의 위치에 따라 부여된 가중치를 이용하여 방위각 방향 압축 및 고주파 측정왜곡 보정을 수행하는 단계; 거리방향의 압축결과와 방위각 방향 압축 및 고주파 측정 왜곡 보정결과와 원신호중 거리방향신호처리와 방위각 방향 신호처리에 연관되지 않은 부분이 합성된 영상신호를 보정된 영상신호로 출력하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the high frequency measurement distortion correction method according to the present invention is a composite aperture radar (SAR) system configured to obtain a raw signal from a signal reflected from a target after firing of a transmission signal, wherein the distance signal processing of the original signal is performed. Performing matching processing on the original signal by matching and filtering the partial signal associated with the using a reference function in the distance direction; Performing azimuth direction compression and high frequency measurement distortion correction on a partial signal related to the azimuth direction signal processing among the original signals by using a reference function in the azimuth direction and a weight given to a position of a received signal; And outputting the result of the distance direction compression, the azimuth direction compression and the high frequency measurement distortion correction, and a video signal obtained by synthesizing a portion of the original signal not related to the distance direction signal processing and the azimuth direction signal processing as a corrected video signal. It is characterized by.

도 1은 합성개구 레이다시스템의 수신신호처리에 대한 개략적인 기능블럭도,1 is a schematic functional block diagram of received signal processing of a compound opening radar system;

도 2는 본 발명에 따른 고주파측정 왜곡 보정방법에 대한 흐름도,2 is a flow chart for a high frequency measurement distortion correction method according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 고주파측정 왜곡보정시 가중치 적용예시도.Figure 3 is an exemplary view of applying weights during high frequency measurement distortion correction according to the present invention.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＊ Explanation of symbols on main parts of drawing

100:레이다 수신부 110:레이다 신호처리부100: radar receiver 110: radar signal processor

120:디스플레이부120: display unit

본 발명의 상술한 목적 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 합성개구 레이다(이하 SAR이라 약함)시스템에 있어서 본 발명에 따른 고주파측정 왜곡보정방법을 수행하기 위한 개략적인 블록도로서, 원하는 지형으로 발사된 초고주파의 반사되는 신호를 수신하여 원(Raw)신호를 출력하는 레이다 수신부(100), 레이다 수신부(100)로부터 전송되는 원신호에 대한 거리방향 압축, 방위각방향 압축 및 고주파측정 왜곡 보정처리를하여 보정된 SAR영상을 재구성하여 출력하는 레이다 신호처리부(110), 레이다 신호처리부(110)로부터 출력되는 보정된 SAR영상을 디스플레이하는 디스플레이부(120)로 구성된다.1 is a schematic block diagram for performing a high frequency measurement distortion correction method according to the present invention in a synthetic opening radar (hereinafter referred to as SAR) system, and receives a reflected signal of ultra-high frequency emitted to a desired terrain. Radar signal processing unit for reconstructing and outputting the corrected SAR image by the distance direction compression, azimuth direction compression and high frequency measurement distortion correction processing for the original signal transmitted from the radar receiving unit 100, the radar receiving unit 100 110, the display unit 120 displaying the corrected SAR image output from the radar signal processing unit 110.

도 2는 도 1에 도시된 SAR시스템에서 운영되는 본 발명에 따른 고주파 측정 왜곡보정방법에 대한 동작 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고주파측정 왜곡보정시 가중치 적용 예시도이다.2 is a flowchart illustrating a method for correcting a high frequency measurement distortion correction according to the present invention operated in the SAR system shown in FIG. 1, and FIG.

그러면 도 1 및 도 3을 참조하여 도 2에 도시된 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.1 and 3 will be described in detail the embodiment according to the present invention shown in FIG.

우선, 레이다 수신부(100)는 기존의 방식에 의해 목표지점으로부터 반사된 신호에 대한 원(Raw)신호를 획득하여 출력한다. 출력된 원신호는 레이다 신호처리부(110)로 전송된다. 이 때 전송되는 원신호는 수학식 1과 같이 출력의 변화() 수킴이득의 변화(), 안테나 패턴() 및 거리에 의한 손실() 등의 고주파 측정 왜곡의 효과를 고려한 신호의 형태를 갖는다. 수학식 1은 상술한 원신호를 기저(Base)대역으로 변환한 것이다.First, the radar receiver 100 obtains and outputs a raw signal for a signal reflected from a target point by a conventional method. The output original signal is transmitted to the radar signal processor 110. At this time, the original signal transmitted is changed in output (Equation 1). ) Change in profit ), Antenna pattern ( ) And loss by distance ( ), And has a form of a signal in consideration of the effects of the high frequency measurement distortion. Equation 1 is obtained by converting the above-described original signal into a base band.

) )

이와 같이 원신호가 인가되면, 레이다 신호처리부(110)는 제 201 단계에서 제 202 단계로 진행된다. 제 202 단계에서 레이다 신호처리부(110)는 먼저 거리방향의 해상도를 높이기 위하여, 수학식 1과 같은 형태로 인가된 원신호중 거리방향 신호처리에 연관된 부분에 대한 압축처리를 수행한다. 즉, 수학식 1과 같은 원신호에 포함되어 있는 거리방향 신호처리에 연관된 부분은 수학식 2에 표현된 바와 같다.When the original signal is applied in this way, the radar signal processing unit 110 proceeds from step 201 to step 202. In step 202, the radar signal processor 110 first compresses a portion of the original signal applied in the form of Equation 1 related to the distance direction signal processing to increase the resolution in the distance direction. That is, the part related to the distance signal processing included in the original signal as shown in Equation 1 is expressed by Equation 2.

수학식 2에 표현된 거리방향 신호처리에 연관된 부분에 대해 수학식 3과 같은 형태를 갖는 거리방향의 기준함수를 이용하여 정합필터링하면서 거리방향의 압축을 수행한다.The compression in the distance direction is performed while matched filtering is performed on the part related to the distance direction signal processing represented by Equation 2 using a reference function in the distance direction having the form as in Equation 3.

이러한 거리방향의 압축결과는 수학식 4와 같다.The compression result in the distance direction is expressed by Equation 4.

이와 같이 거리방향으로 압축된 결과가 얻어지면 레이다 신호처리부(110)는 제 203 단계로 진행되어 가중치를 부여하는 기법을 이용하여 방위각 방향의 해상도를 높이기 위한 방위각 방향의 압축 및 고주파측정 왜곡보정을 동시에 수행한다. 즉, 수학식 1과 같은 원신호에 포함되어 있는 방위각 방향에 관련된 부분은 수학식 5와 같다.When the result of the compression in the distance direction is obtained as described above, the radar signal processing unit 110 proceeds to step 203 to simultaneously perform azimuth compression and high frequency measurement distortion correction to increase the resolution in the azimuth direction by using a weighting technique. To perform. That is, the part related to the azimuth direction included in the original signal as in Equation 1 is as in Equation 5.

수학식 5와 같은 방위각 방향에 관련된 부분에 대해 수학식 6과 같은 방위각 방향의 기준함수를 이용하여 거리방향으로의 압축시와 같이 정합필터링한다. 이 때 수신신호의 위치에 따른 가중치를 부여하여 수행하므로써 방위각 방향 압축 및 고주파 측정왜곡 보정을 동시에 처리하게 되는 효과를 얻을 수 있다.The portion related to the azimuth direction as shown in Equation 5 is matched and filtered as in the compression in the distance direction using a reference function in the azimuth direction as shown in Equation 6. At this time, by performing weighting according to the position of the received signal, the azimuth direction compression and the high frequency measurement distortion correction can be simultaneously processed.

도 3은 방위각 방향 압축 및 고주파 측정왜곡 보정 처리시 부여되는 가중치에 대한 예시도로서, 레이다 수신부(100)에서 원신호를 획득하기 위하여 512개의 펄스를 사용하여 세로방향의 크기가 512이고, 가로방향은 스와쓰(Swath)에 대한 반사신호가 모두 포함되도록 정합필터링을 고려하여 2048개로 설정한 경우이다. 도 3에 서 알 수 있는 바와 같이 방위각 방향 기준함수에 부여되는 가중치는 출력변화()와 수신단 이득변화()에 대한 보정이 이루어지도록 수학식 7과 같은 형태로 부여하고,3 is an exemplary diagram of weights given in azimuth direction compression and high frequency measurement distortion correction processing. The radar receiver 100 uses 512 pulses to acquire an original signal, and has a vertical size of 512 and a horizontal direction. Is set to 2048 in consideration of matched filtering so that all reflected signals for swath are included. As can be seen in Figure 3 the weight given to the azimuth direction reference function is the output change ( ) And receiver gain change ( ) Is given in the form as shown in equation (7),

거리방향으로는 안테나 패턴()과 거리에 따른 손실()에 대한 보정이 이루어지도록 수학식 8과 같은 형태로 부여한다.In the distance direction, the antenna pattern ( ) And loss over distance ( ) Is given in the form as shown in Equation (8).

이와 같은 가중치 부여를 도 3에 도시된 y축방향으로 j번째 선상의 i 부터 i+359 위치의 픽셀에 대해 수행할 경우에 최단(Slant) 거리영상에서 (i+180, j) 위치에 있는 목표물에 대한 유효단면적(RCS:Radar Cross Section)이 압축되어 얻어진다. 이러한 방위각 방향으로의 압축 및 고주파측정 왜곡이 보정된 결과는 수학식 9와 같이 구해진다.The target at the position (i + 180, j) in the shortest distance image in the case where the weighting is performed on the pixel from i to i + 359 on the j-th line in the y-axis direction shown in FIG. Radar Cross Section (RCS) is obtained by compression. The result of correcting the compression and the high frequency measurement distortion in the azimuth direction is obtained as shown in Equation (9).

이와 같이 원신호에 대한 거리방향 압축과 방위각 방향 압축 및 고주파 측정 왜곡이 보정되면, 제 204 단계로 진행되어 원신호에 포함되어 있는 거리방향 신호처리와 방위각 방향 신호처리에 연관되지 않은 부분인정보와 압축 및 보정된 정보를 수학식 10과 같이 합성된 형태의 영상신호로 출력한다.In this way, if the distance direction compression, the azimuth direction compression and the high frequency measurement distortion of the original signal are corrected, the process proceeds to step 204, which is not related to the distance direction signal processing and the azimuth direction signal processing included in the original signal. The information and the compressed and corrected information are output as a synthesized video signal as shown in Equation (10).

출력된 영상신호는 디스플레이부(120)로 전송된다. 디스플레이부(120)는 인가된 영상신호를 기존과 같이 디스플레이한다.The output video signal is transmitted to the display unit 120. The display unit 120 displays the applied image signal as before.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 합성개구 레이다시스템에 있어서 반사된 신호로부터 획득된 원신호를 이용하여 영상신호를 재구성할 때, 방위각 기준함수에 수신신호의 위치에 따른 가중치를 부여하여 방위각 방향의 압축 및 고주파 측정 왜곡 보정을 동시에 수행함으로써, 방위각 방향의 고주파 측정 왜곡인 송신전력의 변화와 수신이득의 변화에 대한 왜곡을 보정한 영상을 재구성할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, when a video signal is reconstructed using the original signal obtained from the reflected signal in the synthetic opening radar system, the azimuth reference function is assigned a weight according to the position of the received signal to compress the azimuth direction And simultaneously performing the high frequency measurement distortion correction, thereby reconstructing the image correcting the distortion for the change in the transmission power and the change in the reception gain which are the high frequency measurement distortion in the azimuth direction.

본 발명은 상술한 실시예로서 설명되었으나 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어 상술한 실시예에서는 거리방향 압축처리후 방위각 방향에 대한 압축 및 고주파 측정 왜곡보정이 이루어진 경우를 예시하였으나 거리방향 신호처리와 방위각 방향신호처리가 각각 독립적으로 이루어지므로 방위각 방향 신호처리는 인가되는 원신호를 바로 이용하도록 구현될 수도 있다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의하여 정하여져야 한다.Although the present invention has been described as the above-described embodiment, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the compression and high frequency measurement distortion correction for the azimuth direction is performed after the distance compression processing, but the azimuth direction signal processing is applied because the distance direction signal processing and the azimuth direction signal processing are performed independently. It may be implemented to immediately use the original signal. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

Claims (3)

소정의 시뮬레이션에 의해 목표물로부터 반사되는 신호로부터 원신호를 획득하도록 구성된 합성 개구 레이다(SAR)시스템에 있어서,A synthetic aperture radar (SAR) system configured to obtain an original signal from a signal reflected from a target by a predetermined simulation, 상기 원신호중 거리방향 신호처리에 연관된 부분 신호를 상기 거리방향의 기준함수를 이용하여 정합필터링하여 상기 원신호에 대한 거리방향의 압축처리를 수행하는 단계;Performing distance processing on the original signal by matching-filtering the partial signal related to the distance direction signal processing among the original signals using the reference function of the distance direction; 상기 원신호중 방위각 방향 신호처리에 연관된 부분신호를 상기 방위각 방향의 기준함수와 수신신호의 위치에 따라 부여된 가중치를 이용하여 방위각 방향 압축 및 고주파 측정왜곡 보정을 수행하는 단계;Performing azimuth direction compression and high frequency measurement distortion correction on the partial signals related to the azimuth direction signal processing among the original signals using weights given according to the reference function in the azimuth direction and the position of the received signal; 상기 거리방향의 압축결과와 방위각 방향 압축 및 고주파 측정 왜곡 보정결과와 상기 원신호중 거리방향신호처리와 방위각 방향 신호처리에 연관되지 않은 부분이 합성된 영상신호를 보정된 영상신호로 출력하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 고주파 측정왜곡 보정방법.Outputting the result of the distance compression, the azimuth direction compression and the high frequency measurement distortion correction, and an image signal obtained by synthesizing a portion of the original signal not related to the distance direction signal processing and the azimuth direction signal processing as a corrected video signal High frequency measurement distortion correction method, characterized in that performed by. 제 1 항에 있어서, 상기 방위각 방향 압축 및 고주파 측정왜곡 보정단계는 상기 거리방향의 압축단계보다 이전에 처리되는 것을 특징으로 하는 고주파 측정왜곡 보정방법.The method of claim 1, wherein the azimuth direction compression and high frequency measurement distortion correction step are processed before the distance direction compression step. 제 1 항에 있어서, 상기 방위각 방향 압축 및 고주파 측정왜곡 보정단계는 상기 거리방향의 압축단계가 수행된 후 처리되는 것을 특징으로 하는 고주파 측정왜곡 보정방법.The method of claim 1, wherein the azimuth direction compression and the high frequency measurement distortion correction step are processed after the distance direction compression step is performed.
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