KR20100035056A - Method for compensating shake for spotlight synthetic aperture rador - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for compensating shake for a spotlight synthetic aperture radar is provided to minimize the deterioration of SAR image quality by using taylor approximation. CONSTITUTION: In a method for compensating shake for a spotlight synthetic aperture radar, an agitation error is compensated in the slant distance from a center of a target area. The target area is divided into several regions. A synthetic aperture is partitioned(S103). The agitation error is approximated in the synthetic aperture(S105-S106). The flight path within the synthetic aperture is compensated by a direct flight route. The center of each region is carried to the center of a target area(S107).

Description

항공기 탑재 스포트라이트 합성 개구 레이더의 광역 영상형성 시 요동 보상 방법{METHOD FOR COMPENSATING SHAKE FOR Spotlight Synthetic Aperture Rador}Fluctuation Compensation Method for Wide Area Image Formation of Airborne Spotlight Composite Aperture Radar {METHOD FOR COMPENSATING SHAKE FOR Spotlight Synthetic Aperture Rador}

본 발명은 항공기 탑재 스포트라이트(Spotlight) 합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar, 이하 SAR로 약함)의 광역 영상형성에서 대표적 영상 품질 저하 요인인 요동오차를 보상하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for compensating for a fluctuation error which is a representative deterioration factor in wide area imaging of an onboard spotlight synthetic aperture radar (weakly referred to as SAR).

일반적으로 항공기 탑재 SAR 센서는 합성 개구 길이(synthetic aperture length)동안 직선 비행경로를 따라서 일정한 속도로 이동해야 한다. 하지만, 실제적으로 급격한 대기변화와 같은 원인에 의해 비행경로는 직선 경로로부터 이탈하게 된다. 이는 SAR 수신신호 내 위상오차를 발생시키고, 이 위상오차를 보상하지 않으면 SAR 영상의 품질 저하를 일으킨다. In general, onboard SAR sensors must travel at a constant speed along a straight flight path during a synthetic aperture length. In practice, however, flight paths may deviate from straight paths due to rapid atmospheric changes. This causes a phase error in the SAR received signal, and if the phase error is not compensated for, it causes a degradation of the SAR image.

최근에는 정확히 요동 정보를 얻어내는 GPS(Global Positioning System)나 IMU(Inertial Measurement Unit)와 같은 요동 측정 장비가 개발되어서, 이로부터 3축 방향의 요동 정보를 획득하여 요동 오차를 보상하는 기술이 사용되고 있다. Recently, rocking measurement equipment such as GPS (Global Positioning System) or IMU (Inertial Measurement Unit) has been developed to accurately obtain rocking information, and technology for compensating rocking error by acquiring rocking information in the 3-axis direction has been used. .

따라서 요동 측정 장비로부터 요동 정보를 획득할 수 있을 때의 요동 보상은 표적과 SAR 센서 사이의 3축 방향의 요동 오차가 포함된 경사 거리(slant range)를 일정한 속도의 직선 경로 부분과 요동 오차 부분으로 독립적으로 나누어 보상한다. Therefore, when the oscillation information can be obtained from the oscillation measurement equipment, the oscillation compensation is performed by converting the slant range including the oscillation error in the 3-axis direction between the target and the SAR sensor into the linear path portion and the oscillation error portion at a constant speed. Independently divided and rewarded.

즉, 보다 정확하게 요동 오차 부분을 얻어내는 것이 요동 보상의 목적이 된다. 따라서 기존에는 각 방향의 오차에 대해 요동 오차가 0인 근처에서 테일러 근사화를 적용하여 요동 오차 부분을 독립적으로 분리해낸다. That is, the purpose of compensating the fluctuation is to more accurately obtain the fluctuation error part. Therefore, conventionally, Taylor approximation is applied to the error in each direction in the vicinity of zero, thereby separating the swing error independently.

하지만 요동 오차가 0인 근처에서 테일러 근사화를 적용하는 것은 각 방향의 요동 오차가 작을 경우에만 보상이 잘 이루어진다. 다시 말해서, 기존 방법은 갑작스러운 큰 대기 변화와 같은 원인에 의한 요동 오차를 정확히 보상하기 어려울 뿐만 아니라 표적 영역이 클 때에도 사용하지 못하는 문제점을 지니고 있다.However, applying Taylor approximation in the vicinity of zero fluctuation error is well compensated only when the fluctuation error in each direction is small. In other words, the conventional method is not only difficult to accurately compensate for fluctuation errors caused by a sudden large atmospheric change, but also has a problem that it cannot be used even when the target area is large.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점인 급격한 대기 변화와 같은 상황하에서도 요동 오차를 정확히 보상할 수 있도록 하고, 아울러 표적 영역이 클때에도 오차를 정확히 보상할 수 있도록 함에 있다.Accordingly, the present invention is to accurately compensate for the fluctuation error even under a situation such as a sudden atmospheric change, which is a problem described above, and to accurately compensate the error even when the target area is large.

또한 본 발명은 요동 측정 장비로부터 측정된 요동 정보를 알고 있을 때, 기존의 1차 테일러 근사화를 사용한 방법을 개선하여, 요동 오차로 인해 저하되는 SAR 영상 품질을 최소화하는 동시에 광역의 스포트라이트 SAR 영상을 획득할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention improves the conventional method using the first-order Taylor approximation when the fluctuation information measured from the fluctuation measurement equipment is known, thereby minimizing the SAR image quality deteriorated by the fluctuation error and at the same time obtaining a wide spotlight SAR image The purpose is to make it possible.

전술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 요동 보상 방법을 제안한다. 상기 방법은 상기 표적 영역을 소정 단위로 영역 분할(subarea)하는 단계와; 상기 분할된 각 영역 내에서 소정 단위로 합성 개구를 분할(subaperture)하는 단계와; 상기 분할된 각 합성 개구 내에서 요동 오차를 근사화하는 단계와; 상기 각 합성 개구 내에서 비행 경로를 직선 비행 경로로 보상하는 단계와; 상기 각 영역의 중심을 상기 표적 영역의 중심으로 이동시키는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention proposes a swing compensation method. The method includes: subdividing the target area by a predetermined unit; Dividing a composite opening in a predetermined unit in each of the divided regions; Approximating a fluctuation error in each of the divided composite openings; Compensating a flight path with a straight flight path in each of said composite openings; Moving the center of each region to the center of the target region.

아울러 본 발명은 SAR(Synthetic Aperture Radar) 센서로부터 표적 영역에 대한 데이터를 입력받는 인터페이스와; 상기 인터페이스와 상호 동작하는 프로세서로서, 상기 표적 영역을 소정 단위로 영역 분할(subarea)하는 과정, 상기 분할된 각 영역 내에서 소정 단위로 합성 개구를 분할(subaperture)하는 과정, 상기 분할 된 각 합성 개구 내에서 요동 오차를 근사화하는 과정, 상기 각 합성 개구 내에서 비행 경로를 직선 비행 경로로 보상하는 과정, 상기 각 영역의 중심을 상기 표적 영역의 중심으로 이동시키는 과정을 수행하여 요동 오차를 보상하는 프로세서를 포함하는 요동 오차 보상 장치를 제공한다.The present invention also provides an interface for receiving data on a target area from a SAR (Synthetic Aperture Radar) sensor; A processor cooperating with the interface, the method comprising: subdividing the target area into predetermined units, subdividing a synthetic opening into predetermined units within each of the divided regions, and each of the divided synthetic openings A processor that compensates for the fluctuation error by performing a step of approximating the fluctuation error in the interior, a process of compensating the flight path with a straight flight path in each of the composite openings, and a process of moving the center of each region to the center of the target region It provides a swing error compensation device comprising a.

본 발명은 항공기 탑재 스포트라이트 SAR의 광역 영상형성 시 요동 측정 장비로부터 획득된 요동 정보를 알고 있을 때, 요동 오차를 보상하는 방법으로써, 도 6에서처럼 시간 영역에서 요동 오차를 보상하므로 기존의 대표적 스포트라이트 SAR 영상형성 알고리즘들에 결합하여 사용할 수 있다. 도 7은 본 발명과 기존의 발명에 대하여 요동 오차가 존재할 시 SAR 영상형성을 시뮬레이션한 결과이다. 이러한 결과를 바탕으로, 본 발명에 따른 요동 오차 보상 방법을 사용하면, 품질 저하 없이 고해상 항공 SAR 영상을 형성할 수 있음을 알 수 있다. The present invention is a method of compensating the fluctuation error when the fluctuation information obtained from the fluctuation measurement equipment is known when forming the wide area image of the on-board spotlight SAR, and compensates the fluctuation error in the time domain as shown in FIG. It can be used in combination with shaping algorithms. 7 is a simulation result of SAR image formation when there is a fluctuation error in the present invention and the existing invention. Based on these results, it can be seen that by using the oscillation error compensation method according to the present invention, a high resolution aerial SAR image can be formed without deterioration of quality.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 항공기 탑재 스포트라이트 SAR 영상형성에 필수적인 요동 보상 방법에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 이러한 분야에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상은 다른 분야에도 적용될 수 있다. 따라서, 이하의 설명에 의하여 본 발명을 제한 해석하여서는 아니됨을 유의해야 한다.As described above, the present invention relates to a fluctuation compensation method essential for onboard spotlight SAR imaging. However, the present invention is not limited only to these fields, and the spirit of the present invention can be applied to other fields. Therefore, it should be noted that the present invention should not be limitedly interpreted by the following description.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is to be noted that the technical terms used herein are merely used to describe particular embodiments, and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present specification should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art unless they are specifically defined in this specification, and are overly inclusive. It should not be interpreted in the sense of or in the sense of being excessively reduced. In addition, when the technical terms used herein are incorrect technical terms that do not accurately express the spirit of the present invention, they should be replaced with technical terms that can be understood correctly by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or according to the context before and after, and should not be interpreted in an excessively reduced sense.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. In addition, terms including ordinal numbers, such as first and second, as used herein may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설 명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easily understanding the spirit of the present invention and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings. The spirit of the present invention should be construed to extend to all changes, equivalents, and substitutes in addition to the accompanying drawings.

도 1은 항공기 탑재 스포트라이트(Spotlight) 합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar)의 신호 획득 기하 모델을 도시한 예시도이다. FIG. 1 is an exemplary diagram illustrating a signal acquisition geometry model of an onboard spotlight synthetic aperture radar.

도 1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명을 설명하기 위한 항공기 탑재 스포트라이트 SAR 센서로부터 신호 획득 시 센서와 표적 간의 위치 관계 모델이 나타나 있다.As can be seen with reference to FIG. 1, a positional relationship model between a sensor and a target is shown when acquiring a signal from an onboard spotlight SAR sensor to illustrate the invention.

도 1에서 직선 비행 경로를 따라 일정한 속도로 SAR 센서가 이동할 때 방위(azimuth) 방향 위치를 xa라 하고, 직선 비행 경로와 x축 사이의 일정한 평행 거리를 ya, SAR 센서의 비행 고도를 Za라 정의한다. 그리고, 요동 오차는 방위 방향의 함수로써 각 축의 방향에 대해서

Figure 112008067565708-PAT00001
로 정의하며, 표적의 위치는 (xt, yt, zt)라 정의한다. 따라서 표적과 SAR 센서 사이의 3축 각 방향의 요동 오차가 포함된 경사거리 Rt는 수학식 1과 같이 표현된다.In FIG. 1, when the SAR sensor moves at a constant speed along a straight flight path, the azimuth direction position is x a , a constant parallel distance between the straight flight path and the x axis y a , and the flight altitude of the SAR sensor is Z a. It is defined as a. The swing error is a function of the azimuth direction for each axis
Figure 112008067565708-PAT00001
The position of the target is defined as (x t , y t , z t ). Therefore, the inclination distance R t including the oscillation error in each of three axes between the target and the SAR sensor is expressed by Equation 1.

Figure 112008067565708-PAT00002
Figure 112008067565708-PAT00002

일반적으로 SAR 영상형성에서 요동 보상은 경사거리 Rt에 포함되어 있는 요동 오차

Figure 112008067565708-PAT00003
로 분석하여 보상한다. 즉, 일정한 속도의 직선 경로 부분과 요동 오차
Figure 112008067565708-PAT00004
부분으로 나눈 후, 상기 요동 오차
Figure 112008067565708-PAT00005
을 정확하게 제거하는 것이 요동 보상의 목적이 된다.In general, oscillation compensation in SAR imaging is oscillation error included in the inclination distance R t .
Figure 112008067565708-PAT00003
Analyze and compensate. That is, the linear path portion and the fluctuation error at constant speed
Figure 112008067565708-PAT00004
After dividing into parts, the fluctuation error
Figure 112008067565708-PAT00005
It is the purpose of the swing compensation to remove the

상기 요동 보상은 도 6에 도시된 다음과 같은 단계들을 통해 달성될 수 있다. 이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.The shaking compensation can be achieved through the following steps shown in FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 2 to 6.

단계 1: Rt에 있는 요동 오차 정보를 더욱 정확하게 근사화하기 위해 subaperture 기법을 도입한다(S103). Step 1: In order to more accurately approximate the fluctuation error information in R t , a subaperture technique is introduced (S103).

도 2에서 볼 수 있듯이, N은 합성 개구 길이 동안의 총 펄스 수이고, k=1,...,N 번째 펄스 송신 시 SAR 센서의 방위 방향 위치는

Figure 112008067565708-PAT00006
으로 표현된다. As can be seen in Fig. 2, N is the total number of pulses during the composite aperture length, and the azimuthal position of the SAR sensor at the transmission of k = 1, ..., Nth pulses is
Figure 112008067565708-PAT00006
.

다음으로 유사한 요동 오차 값을 갖는 부분을 선택하여, 그 부분의 알려진 요동 오차 정보의 평균값을 이용하여 여러 개의 분할된 합성 개구, 즉, subaperture로 분리시킨다. 따라서 SAR 센서의 방위 방향 위치는

Figure 112008067565708-PAT00007
에 속하게 되고, 여기서 i번째 subaperture는
Figure 112008067565708-PAT00008
으로 표현되며, b=0와
Figure 112008067565708-PAT00009
의 값을 가진다. 또한, i은 subaperture의 총 개수이며, i=1,...,l에 대하여 Mi은 xa∈Xai일 때의 총 펄스 개수이다. 따라서 각각의 분할된 합성 개구, 즉, xa∈Xai일 때, 그 구간에서의 y방향 오차의 평균값은
Figure 112008067565708-PAT00010
이며, z방향 오차의 평균값은
Figure 112008067565708-PAT00011
로 표현할 수 있다. 또한, 항공기의 속도는 갑작스럽게 변하는 경우가 적으므로, Rt의
Figure 112008067565708-PAT00012
을
Figure 112008067565708-PAT00013
근처에서 1차 테일러 근사화를 취하면, Rt는 수학식 2와 같이 근사화된다(S105).Next, a part having similar fluctuation error values is selected and separated into several divided composite openings, that is, subapertures, using the average value of the known fluctuation error information of the part. So the azimuth position of the SAR sensor is
Figure 112008067565708-PAT00007
Belonging to, where the i subaperture
Figure 112008067565708-PAT00008
Represented by b = 0 and
Figure 112008067565708-PAT00009
Has the value In addition, i is the total number of subapertures, and for i = 1, ..., l, Mi is the total number of pulses when x a ∈ X ai . Therefore, for each divided composite opening, i.e. x a ∈ X ai , the mean value of the y-direction error in that interval
Figure 112008067565708-PAT00010
The mean value of the z-direction error is
Figure 112008067565708-PAT00011
. In addition, the speed of the aircraft, so that when a sudden change ever, the R t
Figure 112008067565708-PAT00012
of
Figure 112008067565708-PAT00013
When the first Taylor approximation is taken nearby, R t is approximated as in Equation 2 (S105).

Figure 112008067565708-PAT00014
Figure 112008067565708-PAT00014

단계 2: 도 3에서처럼, Rt에 내포되어 있는 요동 오차를 넓은 표적영역 내 각 표적 위치에 독립적으로 만들기 위해 표적 영역 크기를 줄일 필요가 있다(S104). Step 2: As shown in FIG. 3, it is necessary to reduce the target area size in order to make the swing error included in R t independent of each target position in the wide target area (S104).

따라서 표적 영역의 크기를 줄이기 위해 영역 분할 기법을 도입하여, X0*Y0 크기의 전체 표적 영역을 subarea들로 나눈다. 또한, P는 x방향의 subarea 총 개수, Q는 y방향의 subarea 총 개수라 정의하면, (p,q)번째 subarea 중심의 위치는

Figure 112008067565708-PAT00015
로 정의된다. Therefore, to reduce the size of the target area, a region segmentation technique is introduced to divide the entire target area of size X 0 * Y 0 into subareas. If P is defined as the total number of subarea in the x direction and Q is the total number of subarea in the y direction, the position of the center of the (p, q) th subarea is
Figure 112008067565708-PAT00015
Is defined as

단, p=1,.., P와 q=1,..,Q이다. 따라서 (p,q)번째 subarea에 대하여, 표적의 위치는

Figure 112008067565708-PAT00016
로 표현되며,
Figure 112008067565708-PAT00017
는 (p,q)번째 subarea 중심으로부터 떨어진 표적의 위치가 된다.Where p = 1, .., P and q = 1, .., Q. Thus, for the (p, q) th subarea, the position of the target is
Figure 112008067565708-PAT00016
Represented by
Figure 112008067565708-PAT00017
Is the position of the target away from the center of the (p, q) th subarea.

영역 분할 기법에 의해 (p,q)번째 subarea에 대하여, 표적의 위치는

Figure 112008067565708-PAT00018
와
Figure 112008067565708-PAT00019
이고,
Figure 112008067565708-PAT00020
와
Figure 112008067565708-PAT00021
의 값은 ya와 za에 비해 상당히 작으므로, 수학식 2는 수학식 3과 같이 근사화가 가능하다.By region segmentation technique, for the (p, q) th subarea, the position of the target is
Figure 112008067565708-PAT00018
Wow
Figure 112008067565708-PAT00019
ego,
Figure 112008067565708-PAT00020
Wow
Figure 112008067565708-PAT00021
Since the value of is considerably smaller than y a and z a , Equation 2 can be approximated as Equation 3.

Figure 112008067565708-PAT00022
Figure 112008067565708-PAT00022

단계 3: 도 2에서 볼 수 있듯이, 각 subaperture 내 각 축의 요동오차 평균값들에 대한 비행경로가 하나의 직선이 되지 않고 직선 경로에서 이탈되므로, 각 subaperture 내 각 축의 요동오차 평균값들을 직선 경로로 보정해야 한다. Step 3: As shown in Fig. 2, since the flight path for the mean values of the fluctuation errors of each axis in each subaperture deviates from the straight path instead of being a straight line, the mean values of the fluctuation errors of each axis in each subaperture must be corrected by the straight path. do.

이를 위해 다음과 같은 확장된 테일러 근사화 기법을 발명하여 사용한다. 발명된 확장된 테일러 근사화 기법은 연속 함수 f(a,b)에서 a와 b에 대해 0 근처에서 테일러 근사화를 적용할 때에, 기존의 한번만 근사화를 취하는 1차 테일러 근사화와는 달리, m이라는 조절 변수를 사용하여, 한번이 아닌 m번 테일러 근사화를 적용함으로써 근사화 정확도를 향상시키는 방법이다. 이러한 방법은 도 4에 도시화되어 있다. 확장된 테일러 근사화 기법의 수식 모델은 a와 b의 연속함수 f(a,b)에 대해서 수학식 4와 같이 정의된다. To this end, the following extended Taylor approximation technique is invented and used. The extended Taylor approximation technique invented is a control parameter called m, unlike the first-order Taylor approximation, which takes only one approximation when applying Taylor approximation near zero for a and b in the continuous function f (a, b). By using, it is a method to improve the accuracy of approximation by applying the Taylor approximation m times instead of once. This method is illustrated in FIG. 4. The mathematical model of the extended Taylor approximation technique is defined as Equation 4 for the continuous function f (a, b) of a and b.

Figure 112008067565708-PAT00023
Figure 112008067565708-PAT00023

따라서 발명된 확장된 테일러 근사화 기법을 R2의

Figure 112008067565708-PAT00024
에 적용한 후 근사화된 부분의 1차 부분만 이용하여 R2을 정리하면, 수학식 5와 같은 근사화된 모델을 얻을 수 있다(S105).Thus in the invention the Taylor expansion approximation techniques R 2
Figure 112008067565708-PAT00024
After applying to and arranging R 2 using only the first part of the approximated part, an approximated model such as Equation 5 can be obtained (S105).

Figure 112008067565708-PAT00025
Figure 112008067565708-PAT00025

여기서,

Figure 112008067565708-PAT00026
이고,
Figure 112008067565708-PAT00027
mi는 각 i번째 subaperture를 직선 경로를 만들 때 정확성을 향상시키기 위한 조절 변수이다. here,
Figure 112008067565708-PAT00026
ego,
Figure 112008067565708-PAT00027
m i is a control parameter to improve accuracy when creating a straight path for each i th subaperture.

단계 4: 도 3와 도5에서처럼, subarea 기법에 의해서 분할된 표적 영역의 중 심들이 전체 표적 영역의 중심 (0,0)으로부터 이동하는 효과가 발생한다. 이것은 비행경로의 중심과 분할된 표적 영역들의 중심이 수직이 되지 않는 스퀸트(squint) 효과를 발생시킨다. Step 4: As in Figs. 3 and 5, the effect is that the centers of the divided target areas are moved from the center (0,0) of the entire target area by the subarea technique. This produces a squint effect in which the center of the flight path and the center of the divided target areas are not perpendicular.

일반적으로 스퀸트 효과가 발생되면 스포트라이트 SAR 영상형성 시 영상의 품질 저하가 발생된다. 따라서 다음과 같이 subarea 중심들을 전체 표적 영역의 중심으로 이동(shifting)시키는 기법을 제안한다. In general, when a squint effect occurs, image quality deterioration occurs when forming a spotlight SAR image. Therefore, we propose a technique for shifting the subarea centers to the center of the entire target area as follows.

도 5에서처럼, subarea 중심을 전체 표적영역 중심 (0,0)으로 이동시키기 위해 단계 3과 유사하게 Rnom의 xCp와 yCq에 대하여 확장된 테일러 근사화 기법을 적용하면,

Figure 112008067565708-PAT00028
로부터, 수학식 6과 같은 값을 얻는다(S107).As shown in Figure 5, applying the extended Taylor approximation technique for x Cp and y Cq of R nom to move the subarea center to the entire target region center (0,0), similar to step 3,
Figure 112008067565708-PAT00028
From this, the same value as in Equation 6 is obtained (S107).

Figure 112008067565708-PAT00029
Figure 112008067565708-PAT00029

여기서,

Figure 112008067565708-PAT00030
mp,q는 (p,q)번째 subarea의 중심을 전체 표적영역의 중심 (0,0)으로 이동시킬 때 정확성을 향상시키기 위한 조절 변수이다. here,
Figure 112008067565708-PAT00030
m p, q is a control parameter for improving accuracy when moving the center of the (p, q) th subarea to the center of the entire target area (0,0).

단계 5: 수학식 2, 3, 5, 6으로부터, 표적과 SAR 센서 간의 요동 오차가 포함된 경사거리

Figure 112008067565708-PAT00031
에서 요동 오차 부분은
Figure 112008067565708-PAT00032
로 근사화된다. Step 5: From Equations 2, 3, 5, and 6, the inclination distance including swing error between the target and the SAR sensor
Figure 112008067565708-PAT00031
Shaking error part
Figure 112008067565708-PAT00032
Is approximated.

다시 말해서, 경사거리 Rt에서 요동 오차 부분은 다음과 같은 세 부분으로 나뉘게 된다. 즉, ΔR1은 각 subarea와 subaperture에서 Rt에 있는 요동 오차들의 1차 테일러 근사화에 의해 유도된 부분이고, ΔR2은 subaperture 기법에 의해 발생한 비행경로의 직선 경로 이탈에 의해 생긴 부분이고, ΔR3은 subarea 기법에 의해 발생한 영역 중심의 이동 효과에 의해 발생한 부분이다. 따라서 PFA(Polar Format Algorithm), RMA(Range Migration Algorithm)와 같은 대표적인 스포트라이트 SAR 영상형성 알고리즘들의 기준신호 생성 시, 요동 오차

Figure 112008067565708-PAT00033
을 제거시킴으로써 요동 오차 보상이 가능해진다(S108). 또한 독립적으로 형성된 모든 분할 표적영역의 SAR 영상을 결합함으로써 전체 표적 영역에 대한 SAR 영상을 얻을 수 있다(S109, S110, S111).In other words, the oscillation error part in the inclination distance R t is divided into three parts as follows. That is, ΔR 1 is the portion derived by the first-tailed Taylor approximation of the fluctuation errors in R t in each subarea and subaperture, ΔR 2 is the portion resulting from the linear path deviation of the flight path generated by the subaperture technique, and ΔR 3 Is the portion caused by the region-centered movement effect caused by the subarea technique. Therefore, fluctuation error when generating reference signals of representative spotlight SAR image formation algorithms such as PFA (Polar Format Algorithm) and RMA (Range Migration Algorithm)
Figure 112008067565708-PAT00033
By removing the oscillation error compensation is possible (S108). In addition, SAR images of the entire target regions may be obtained by combining SAR images of all the divided target regions formed independently (S109, S110, and S111).

여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명은 SAR 센서와 데이터를 송수신하는 인터페이스부, 상기 프로세서, 상기 저장 장치에 의하여 구현될 수 있다.The method according to the invention described thus far can be implemented in software, hardware, or a combination thereof. For example, a method according to the present invention may be stored on a storage medium (eg, memory, flash memory, hard disk, etc.) and implemented as codes or instructions in a software program that can be executed by a processor. Can be. That is, the present invention may be implemented by an interface unit for transmitting and receiving data with a SAR sensor, the processor, and the storage device.

이와 같은 하드웨어의 구현에 대하여는 당업자라면 용이하게 이해할 수 있는 바, 상세하게 설명하지 않기로 한다. The implementation of such hardware will be readily understood by those skilled in the art, and will not be described in detail.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, May be modified, modified, or improved.

도 1은 항공기 탭재 스포트라이트(Spotlight) 합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar)의 신호 획득 기하 모델을 도시한 예시도이다.FIG. 1 is an exemplary diagram illustrating a signal acquisition geometry model of an aircraft tap material Spotlight synthetic aperture radar.

도 2는 합성개구 분할 (subaperture) 기법을 도시한 예시도이다.2 is an exemplary diagram illustrating a synthetic aperture division technique.

도 3은 표적 영역 분할(subarea) 기법을 도시한 예시도이다.3 is an exemplary diagram illustrating a target area segmentation technique.

도 4는 확장된 테일러(Taylor) 근사화 기법을 도시한 예시도이다.4 is an exemplary diagram illustrating an extended Taylor approximation technique.

도 5는 분할된 표적 영역의 중심 이동 기법을 도시한 예시도이다.5 is an exemplary diagram illustrating a center shifting technique of a divided target region.

도 6은 본 발명에 따른 요동보상 방법을 적용하는 SAR 영상 형성의 흐름을 나타낸 예시도이다.6 is an exemplary view showing a flow of SAR image formation to which the oscillation compensation method according to the present invention is applied.

도 7은 본 발명을 사용하여 형성된 항공기 탑재 Spotlight SAR 영상의 표적 임펄스 응답 및 방위 임펄스 응답을 설명하는 시험 데이터이다.FIG. 7 is test data illustrating target impulse response and azimuth impulse response of an onboard spotlight SAR image formed using the present invention. FIG.

Claims (10)

표적 영역의 중심과의 경사 거리에서 요동 오차를 보상하는 방법으로서,As a method of compensating for the fluctuation error in the inclination distance from the center of the target area, 상기 표적 영역을 소정 단위로 영역 분할(subarea)하는 단계와;Subdividing the target area by a predetermined unit; 상기 분할된 각 영역 내에서 소정 단위로 합성 개구를 분할(subaperture)하는 단계와;Dividing a composite opening in a predetermined unit in each of the divided regions; 상기 분할된 각 합성 개구 내에서 요동 오차를 근사화하는 단계와;Approximating a fluctuation error in each of the divided composite openings; 상기 각 합성 개구 내에서 비행 경로를 직선 비행 경로로 보상하는 단계와;Compensating a flight path with a straight flight path in each of said composite openings; 상기 각 영역의 중심을 상기 표적 영역의 중심으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요동 오차 보상 방법. And moving the center of each of the areas to the center of the target area. 제1항에 있어서, 상기 근사화 단계는The method of claim 1, wherein the approximation step is 상기 각 합성 개구 내에서 요동 오차의 평균값에 대한 1차 테일러 근사화를 수행하는 것을 특징으로 하는 요동 오차 보상 방법.And a first order Taylor approximation to an average value of the oscillation errors in each of the synthesis apertures. 제1항에 있어서, 상기 보상 단계는The method of claim 1, wherein the compensating step 상기 확장 테이터 근사화(Extented Taylor Approximation)을 이용하는 것을 특징으로 하는 요동 오차 보상 방법.Oscillation error compensation method characterized in that using the extended data approximation (Extented Taylor Approximation). 제3항에 있어서, 상기 확장 테일러 근사화의 수식 모델은4. The mathematical model of claim 3 wherein the extended taylor approximation a와 b의 연속함수 f(a,b)continuous function f (a, b) of a and b
Figure 112008067565708-PAT00034
Figure 112008067565708-PAT00034
 로 정의되고, 여기서 m은 조절 변수인 것을 특징으로 하는 요동 오차 보상 방법.Wherein m is an adjustment variable. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 요동 오차는The fluctuation error is
Figure 112008067565708-PAT00035
로 근사화되고
Figure 112008067565708-PAT00035
Approximated by 여기서 here
Figure 112008067565708-PAT00036
Figure 112008067565708-PAT00036
Figure 112008067565708-PAT00037
Figure 112008067565708-PAT00037
 인 것을 특징으로 하는 요동 오차 보상 방법.The fluctuation error compensation method characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 영역의 영상을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요동 오차 보상 방법.Shaking error compensation method further comprises the step of forming an image of each area. 제6항에 있어서, 상기 각 영역의 영상을 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요동 오차 보상 방법.7. The method of claim 6, further comprising combining the images of the respective areas. SAR(Synthetic Aperture Radar) 센서로부터 표적 영역에 대한 데이터를 입력받는 인터페이스와;An interface for receiving data on a target area from a SAR (Synthetic Aperture Radar) sensor; 상기 인터페이스와 상호 동작하는 프로세서로서, 상기 표적 영역을 소정 단위로 영역 분할(subarea)하는 과정, 상기 분할된 각 영역 내에서 소정 단위로 합성 개구를 분할(subaperture)하는 과정, 상기 분할된 각 합성 개구 내에서 요동 오차를 근사화하는 과정, 상기 각 합성 개구 내에서 비행 경로를 직선 비행 경로로 보상하는 과정, 상기 각 영역의 중심을 상기 표적 영역의 중심으로 이동시키는 과정을 수행하여 요동 오차를 보상하는 프로세서를 포함하는 요동 오차 보상 장치.A processor cooperating with the interface, the method comprising: segmenting the target region by a predetermined unit, subdividing a composite opening by a predetermined unit within each of the divided regions, and each of the divided composite openings A processor that compensates for the fluctuation error by performing a step of approximating the fluctuation error in the interior, a process of compensating the flight path with a straight flight path in each of the composite openings, and a process of moving the center of each region to the center of the target region Oscillation error compensation device comprising a. 제8항에 있어서, 상기 근사화 과정은The method of claim 8, wherein the approximation process 상기 각 합성 개구 내에서 요동 오차의 평균값에 대한 1차 테일러 근사화를 수행하는 것을 특징으로 하는 요동 오차 보상 장치.And a first-order Taylor approximation to an average value of the oscillation errors in each of the synthesis apertures. 제8항에 있어서, 상기 보상 과정은The method of claim 8, wherein the compensation process 상기 확장 테이터 근사화(Extented Taylor Approximation)을 이용하는 것을 특징으로 하는 요동 오차 보상 장치.Oscillation error compensation device characterized in that using the extended data approximation (Extented Taylor Approximation).
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