KR20200105060A - 환경 변화 감시용 다중 주파수 영상레이더 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파형발생기, 상기 파형발생기를 통한 주파수를 상하향 변환하여 송수신하는 다중밴드 송수신부, 각 주파수별 안테나를 포함하고 RF 신호 송신 및 수신하는 다중밴드용 통합 배열 안테나, 및 상기 다중밴드 송수신부로부터 입력되는 신호를 데이터로 변환하여 메모리에 저장하는 디지털신호 처리기를 포함하고 무인기에 탑재되는 레이더부, 및 상기 레이더부를 통해 수집된 상기 데이터를 신호처리하고 빅데이터화하여 분석 화면을 디스플레이하는 지상분석시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 영상 레이더 시스템을 제공한다.

Description

환경 변화 감시용 다중 주파수 영상레이더 시스템{MULTI BAND APERTURE SYNTHETIC APERTURE RADAR SYSTEM}

본 발명은 환경 변화 감시용 다중 주파수 영상 레이더 시스템에 관한 것으로, 소형 저 전력 전파영상레이다를 구현 하고 사람이 직접 접근 할 수 없고, 광학 카메라로 수행하기 어려운 지형의 변화, 식물의 작황 및 병충해에 따른 산림 변화 감지를 목적으로 한다. 본 장치는 다중 주파수의 후방산란특성 차이 값을 획득 하고 빅데이터화 하여 지형 및 산림의 변화의 분석이 용이 할 수 있도록 하는 레이더 장치이다.

레이다 영상은 합성방법에 따라 RAR(Real Aperture Radar)과 SAR(Synthetic Aperture Radar)로 나뉠 수 있다. RAR(Real Aperture Radar)은 비행방향의 오른편에 거리 방향(range direction)으로 좁은 각의 빔을 송신(transmit)하고 반사신호를 레이다 영상으로 변환하는 합성기술로서, 대부분의 항공기 탑재 측면관측 레이다(side looking airborne radar, SLAR)가 이에 속하며, 안테나 위치의 변화에 따른 위상 보상(phase compensation) 없이 합성함으로써 거리에 따라 횡거리 분해능이 다른 특징이 있다. SAR(Synthetic Apdrture Radar)(합성 개구 레이더)은 움직이는 레이다에서 수집된 신호들의 펄스간 비교(pulse-to-pulse comparison) 방법을 이용하여 실제 안테나 빔폭이 제공하는 것보다 높은 방위 방향의 해상도를 얻는데 특징이 있다. 이러한 특징을 가지는 레이다 영상을 이용하는 경우, 전자파를 이용할 때 보다 비, 구름, 안개 등 기상 조건이나 주야간 등 일기와 관계없이 고품질의 영상을 획득할 수 있는 시스템이다. 또한, 반송파(carrier wave)를 발생하여 대상물체로부터 반사 및 산란되는 파를 수신하는 센서이므로 낮과 밤 모두 관측이 가능하다.

SAR 시스템 구조상 공중에서 지상 및 해양을 관찰하는 레이더로써, 원래 군사용으로 개발되었고, 현재에도 많은 비중을 차지하고 있으나, 점차 민간 분야에서도 많이 이용되는 추세이다. 최근에는 예를 들어, 일기 예보, 지리 정보 구축, 연구 분야 등 민수 분야에도 많이 이용된다.

SAR은 공중에서 지상 및 해양에 대해 레이다파를 순차적을 쏜 후 레이다파가 굴곡면에 반사되어 돌아오는 미세한 시간차를 선착순으로 합성하여 지상지형도를 만들어내는 레이다 시스템이다. 레이다를 사용하기 때문에 주간 야간 악천후를 가리지 않는다. SAR을 장착하는 플랫폼에는 특별한 제한이 없다. 최근에는 최신형 전투기의 기체마다 장착되어 있고, 헬리콥터, 대형정찰기를 비롯하여 무인 정찰기에도 장착되고 있으며 인공위성에도 장착되고 있다.

레이다는 원리적으로는 짧고 강한 펄스 전파 빔을 목표지역에 쏘아 그 반사파가 레이다 안테나로 돌아오는 시간을 측정하여 2차원 영상을 구성하는 장치이다. 그런데 이 레이다의 해상력을 높이려면 전파 빔이 가늘고 예리해서 목표지역의 좁은 부분에서 나오는 반사파만 골라 수신할 수 있어야 하고(방위 해상도) 내보내는 전파 펄스 자체가 시간적으로 짧아서 반사파도 짧은 펄스로 돌아와야 한다.(거리 해상도) 전자파의 분산이나 굴절을 최소화하기 위해서 되도록 높은 주파수 즉 짧은 파장의 전파를 사용해야 한다.

방위해상도를 높이기 위해 예리한 방향성을 가진 오목거울처럼 생긴 포물면 안테나(parabolic anntena)를 쓰는데 이 안테나의 직경이 전파의 파장에 비해 크면 클수록 전파의 회절이 적어져서 예리하게 빔을 한 지점으로 집속하여 보내고 있고 또 받을 수 있다. 이는 천체망원경으로 토성이나 목성같은 천체를 자세히 찍으려면 직경이 큰 렌즈나 반사경을 가진 천체망원경을 사용하여야 하는 것과 같은 원리이다. 단지 배율만 높이면 빛의 회절 때문에 상이 뭉개져서 알아볼 수 없게 된다. 안테나의 직경을 전파의 파장으로 나눈 값을 안테나 개구비(開口比, Aperture Ratio, AR)라고 하는데 이 개구비가 클수록 빔이 예리해지고 안테나 이득(gain)도 높아진다. 그러나 항공기에 탑재해야 하는 안테나는 크기나 무게에 제한이 있고 또 큰 안테나를 빠르게 회전시키는 것도 곤란하다. 전파의 파장을 짧게 하는 데도 기술적 한계나 감쇠가 심해지는 등 실용적 문제가 있으므로 종래의 레이다로는 그 해상도에 제한이 있을 수밖에 없다.

그래서 안테나의 직경을 크게 하지 않으면서도 높은 방위해상도를 얻을 수 있도록 개발한 것이 합성개구 레이다이다. 합성개구 레이다에서 사용하는 전파 빔은 비교적 펄스폭도 넓고 안테나 직경도 작아서 빔의 각도 범위도 넓은 편이다. 그 대신 레이다를 비행기나 인공위성에 싣고서 빠르게 이동을 하면서 레이다 반사파를 연속적으로 수신한다. 이렇게 하면 전파가 반사되어 돌아오는 동안 이동한 거리만큼 마치 레이다 안테나의 직경이 길어지는 효과가 나타나므로 보다 예리하게 반사파를 수신할 수 있게 된다. 그러므로 공중에서 넓은 범위의 지상의 고해상도의 영상을 획득하는 데 아주 효과적이다.

고속으로 이동하며 위상이 일치하는(coherent) 전파 빔을 방사하면 전파 빔을 방사한 안테나의 위치와 반사되어 돌아온 반사파를 수신하는 안테나의 위치가 상당한 차이가 나고 이 위치 차이가 수신된 전파의 도플러 편이(Doppler Shift)로 나타난다. 이 도플러 편이의 상대적 편이 특성을 이용해서 대상물과 레이다 안테나 사이의 거리차에 대한 위상보정 방식을 쓰거나 수신지점은 다르지만 위상이 같은 신호를 더하여 합성된 안테나 신호를 획득한다. 즉 레이다가 이동한다는 것을 이용하여 개구면이 작은 안테나로 수신된 연속적인 여러 개의 레이다 신호들을 합성하여 개구면이 큰 안테나의 개구면을 수학적 방법으로 합성한다는 것이다. 그래서 합성개구(合成開口)(synthetic aperture radar, SAR) 레이다라는 이름이 붙은 것이다. 실제로는 빠르게 이동하며 수신한 여러 신호들을 정지한 레이다의 영상처럼 선명하게 보이게 하려면 복잡한 신호처리가 필요하다.

반사된 가시광선의 강도만을 기록하는 광학센서와는 달리 SAR는 각 화소의 정보가 복소수이다. 복소수는 절댓값과 편각을 가지는데, SAR 영상에서의 절댓값은 해당 지형 또는 물체의 레이다 반사도와 직접적인 연관이 있고, 편각은 전자기파의 위상으로 레이다와 목표물 사이의 거리 정보를 일부 가지게 된다. 대부분의 SAR의 해상도는 사용하는 전자기파의 파장에 비하여 매우 길기 때문에 하나의 SAR 영상에서 볼 수 있는 위상 정보는 큰 의미를 가지기 힘든 값들이다.

두 개의 서로 다른 SAR가 유사한 위치에서 같은 지역을 관측하는 경우에는 두 SAR 영상을 간섭시켜서 지표의 3차원 정보를 얻을 수가 있다. 레이다에서 물체까지의 거리가 같은 지점들은 제로-도플러 평면 위에 원호를 이루게 되므로 아직 완전히 정해진 것은 아니다. 두 SAR 영상의 위상차이(간섭위상)는 목표물과 두 레이다 사이의 거리 차이에 비례하고, 같은 간섭 위상을 가지는 지점들은 두 레이다의 중점을 원점으로 하여 방사상으로 뻗어나간다. 레이다에 매우 가까운 곳에서 동일 간섭위상의 자취는 쌍곡선을 이루지만 (두 점에서 거리 차이가 같은 지점을 연결한 선이 쌍곡선이다), SAR 영상이 찍히는 정도의 먼 거리에서는 직선으로 근사해도 무방한 경우가 많다. 두 레이다의 위치는 이미 알고 있으므로, 목표물에서 산란이 일어났던 위치는, 관측된 만큼의 간섭 위상에 해당하는 직선과 레이다로부터의 거리를 나타내는 원의 교점이 되어, 하나로 정해질 수 있다. 이 교점은 지표의 기복이 있을 경우 평면 위나 아래에 있게 되므로 3차원 정보를 얻을 수 있게 되는 것이다.

두 레이다가 조금 떨어진 곳에서 동시에 지표를 관측하게 되면, 지표의 기복을 관측하게 된다. 한편 시간 차이를 두고 같은 경로를 따라가면서 같은 지표를 관측하게 되면, 관측되는 간섭위상은 두 관측 사이에 있었던 지표나 목표물의 움직임에 비례하게 된다. 매우 짧은 시간 간격을 두게 되면 자동차나 해파와 같이 빠른 움직임을 포착할 수 있을 뿐만 아니라 거리방향 속도를 구할 수 있게 되며, 수 개월에서 수 년에 걸친 시간 간격을 통해서는 지표의 융기와 침하와 같이 천천히 일어나는 변화를 정량적으로 관찰하게 된다. 그 정확도는 사용되는 전자기 파장의 길이에 비례하며, 좋은 조건에서는 연간 수 밀리미터 정도의 지표 변위를 관측할 수 있기 때문에 지진과 화산의 감시에 응용되고 있다. 지상 이동 표적 탐지 (GMTI)역시 같은 원리에 기반하고 있다.

영상 레이더는 고정된 지상 표적에 대해 레이더가 상대적으로 이동하면서 안테나를 통해 전자파를 송수신하여 지상 표적에 대한 도플러 정보를 통해 영상을 합성하는 시스템이다. 이러한 영상 레이더의 성능을 정확히 측정하기 위해, 비행 시험이 필수적으로 요구된다. 지상 표적으로부터 수신되는 도플러 성분을 펄스 반복 주기 동안 순차적으로 안테나 폭에 비례하여 모사할 수 있다면, 영상 레이더에서 요구되는 방위 방향의 해상도 시험이 수행될 수 있다.

한편, 기존의 영상레이다의 경우 한 개의 파장대 만을 가지고 조사함으로 얻을 수 있는 반사값의 종류가 제한적이어 지상의 환경 변화 등을 수행하기 어려운 문제점이 있다.

대한민국 등록 공고 제10-1320508호 대한민국 등록 공고 제10-1437747호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는 다중 주파수의 여러 파장을 조사하여 각각으로부터 얻어진 반사값을 융합, 빅데이터화하여 효과적이고 정밀한 지상데이터를 통해 주기적 반복 분석을 요하는 지반변화탐사, 산림 및 작황 상태 탐사, 토목분야 등의 현장에 필요 시점에 투입하여 광학 카메라로 수행할 수 없는 정보를 획득하고 다양한 분석을 보다 쉽게 수행 할 수 있는 레이더 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은,

파형발생기, 상기 파형발생기를 통한 주파수를 상하향 변환하여 송수신하는 다중밴드 송수신부, 각 주파수별 안테나를 포함하고 RF 신호 송신 및 수신하는 다중밴드용 통합 배열 안테나, 및 상기 다중밴드 송수신부로부터 입력되는 신호를 데이터로 변환하여 메모리에 저장하는 디지털신호 처리기를 포함하고 무인기에 탑재되는 레이더부; 및

상기 레이더부를 통해 수집된 상기 데이터를 신호처리하고 빅데이터화하여 분석 화면을 디스플레이하는 지상분석시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 영상 레이더 시스템을 제공한다.

상기 파형발생기는 단일 파형발생기(WFG)로 구성되고 DDS(Direct Digital Synthesis)기반 Pulsed LFM 송신 파형 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 다중밴드송수신부는 제1대역 송수신기, 제2대역 송수신기, 제3대역 송수신기를 포함하고,

상기 제1대역 송수신기는 상기 파형발생기로부터 생성된 신호를 입력받아 증폭하여 송신하고, 수신 신호를 저잡음 증폭하여 상기 디지털신호처리기로 전달하고,

상기 제2대역 송수신기는 HH/VV 동일편광과, HV/VH 교차편광을 얻을 수 있는 다중편광을 위한 송수신구조를 가지고 상기 파형발생기로부터 생성된 신호를 입력받아 2차 상향 후 고출력 증폭하여 송신하고 수신 신호를 저잡음 WMD폭 및 1차 하향하여 IF 신호를 상기 디지털 신호처리기로 전달하고,

상기 제3대역 송수신기는 상기 파형발생기로부터 생성된 신호를 입력받아 2차 상향 후 고출력 증폭하여 송신하고, 수신 신호를 저잡음 증폭 및 1차 하향 하여 IF신호를 디지털신호처리기로 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 통합 배열 안테나는 3중 대역 m × n 통합 배열 안테나인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 날씨 의존도가 높은 광학기술의 단점을 개선하여 전천후로 넓은 지역의 영상을 고해상도로 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 파형/주파수 다이버시티를 적용하고, 복수개의 주파수 밴드를 활용하여 조사 대상체의 산란점 특성에 따라 투과하여 저점에서 반사되는 경우와 중간 또는 상단에서 반사되는 다양한 산란특성을 합성함으로써 다양하고 정확성 높은 데이터를 추출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라 추출된 데이터는 딥러닝 기반 영상분류 시스템을 통해 임업 및 농업분야에서 생태환경 변화 감시 및 생산성 증대를 위한 기초자료로 사용 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 주파수 영상레이더 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 는 도 1의 레이더부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3 은 도 2의 레이더부의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 4 는 도 2의 안테나의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5 은 본 발명의 일 실시예에 따른 딥러닝 기반 영상 분류 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 주파수 영상 레이더 시스템의 특성을 설명하는 개략도이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 영상 레이더 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2 는 도 1의 레이더부의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 회로도이다다. 도 4 는 도 2의 안테나를 상세히 나타낸 도면이다. 도시되는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 영상 레이더 시스템은 소형 무인기에 탑재되는 레이더부(1000) 및 레이더부(1000)와 통신하여 레이더부(1000)를 통해 수집된 RAW 데이터를 신호처리하고 빅데이터화하여 사용자가 설정하는 분석화면을 디스플레이하는 지상분석시스템(2000)로 구성된다.

레이더부(1000)는 파형발생기(110), 다중밴드 송수신부(120), 안테나(140), 디지털신호 처리기(170), 마더보드(130), 고출력 증폭기(150)를 포함한다. 무인기인 이동체의 위치정보와 요동보상을 수행하는 GNS(110)를 추가로 포함할 수 있다. 다중밴드송수신부(120)는 제1대역 송수신기(121), 제2대역 송수신기(122), 제3대역 송수신기(123), 데이터수집기, 전원필터를 포함한다. 마더보드(130)는 구성요소 사이의 제어신호와 전원 인터페이스를 제공한다. 안테나(140)는 각 주파수별 안테나를 포함하고 RF신호 송신 수신 기능을 수행한다. 고출력 증폭기(150)는 RF신호를 증폭하는 기능을 수행 한다.

다중밴드 RF 송수신부(120)는 소형화, 저 전력 운용, 확장성의 용이함을 갖기 위하여 6개의 모듈로 구성되며 단일 파형발생기를 통한 주파수 상/하향 변환 하는 방식으로 사용자는 다양한 주파수 활용을 위해 송수신 모듈을 선택적으로 적용할 수 있다. 다중밴드 RF 송수신부는 제1대역 송수신기, 제2대역 송수신기, 제3대역 송수신기를 포함한다.

파형발생기(110)는 단일 파형발생기(WFG)로 구성하고, 각 Band 출력 신호는 선택 및 분기하여 3개 밴드 운용에 사용된다. DDS(Direct Digital Synthesis)기반 Pulsed LFM 송신 파형 생성, 선형성 개선을 위하여 전치 왜곡보상 기법을 적용한다.

제1대역 송수신기(121)는 낮은 주파수 대역의 단일 편파 송수신 기능을 수행한다. 파형발생기(110)로부터 생성된 신호를 입력받아 증폭하여 송신하고, 수신 신호를 저잡음 증폭하여 디지털신호처리기로 전달하는 기능 갖는다.

제2대역 송수신기(122)는 중간 주파수 대역의 다중 편파 송수신 기능을 수행한다. 나무의 기하학적인 분포 측정을 위해 HH/VV의 동일 편광 및 나무의 가지와 줄기, 수간부 등의 식생의 구조적인 특성 측정을 위한 HV/VH 교차편광을 얻을 수 있는 다중편광을 위한 송수신 구조를 갖는다. 파형발생기(110)로부터 생성된 신호를 입력받아 2차 상향 후 고출력 증폭하여 송신하고, 수신 신호를 저잡음 증폭 및 1차 하향 하여 IF신호를 디지털신호처리기(170)로 전달한다. H 경로와 V 경로의 송수신기 설계 단순화를 위해 각 경로에 위치한 증폭기 바이어스 제어 타이밍을 이용한다.

제3대역 송수신기(123)는 높은 주파수 대역의 단일 편파 송수신 기능을 수행한다. 파형발생기(110)로부터 생성된 신호를 입력받아 2차 상향 후 고출력 증폭하여 송신하고, 수신 신호를 저잡음 증폭 및 1차 하향 하여 IF신호를 디지털신호처리기(DSP)로 전달한다.

디지털 신호 처리기(DSP)는 송수신기로부터 입력되는 IF신호를 Raw 데이터로 변환하여 메모리에 저장하는 기능을 갖는다.

전원변환기(131)는 외부로부터 입력되는 단일 DC 전원을 변환하여 각 모듈에 공급하는 기능을 갖는다.

도 4는 안테나를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따른 안테나(140)는 다중밴드용 통합 배열 안테나로 구성된다. 3중 대역 m × n 통합 배열 안테나는 이동체 장착 효율성을 위하여 소형 경량화가 가능한 패치안테나로 제작 하며, 광대역, 좁은 빔폭, 높은 이득을 갖는다.

지상분석시스템(2000)은 레이더를 통해 수집된 RAW 데이터를 신호처리하고 빅데이터화하여 사용자가 설정하는 분석화면을 디스플레이한다. 지상분석 시스템은 SAR 영상 분석부(210)와 다중밴드 영상 합성 신호 처리부(220)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 날씨 의존도가 높은 광학기술의 단점을 개선하여 전천후로 넓은 지역의 영상을 고해상도로 수신할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 영상 레이더 시스템의 특성을 설명하는 개략도이다. 도시되는 바와 같이, 파형/주파수 다이버시티를 적용하고, 복수개의 주파수 밴드를 활용하여 조사 대상체의 산란점 특성에 따라 투과하여 저점에서 반사되는 경우와 중간 또는 상단에서 반사되는 다양한 산란특성을 합성함으로써 광학 영상으로는 구분이 어려운 다양하고 정확성 높은 데이터를 추출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 영상레이더 시스템은 고성능 SAR 애플리케이션의 새로운 발전을 대표하는 시스템이다. 다양한 주파수에 대한 관찰 대상의 고유 산란특성을 활용 하여 산림 질병 감시, 식량 자원 수확량 예측과 대비 , 해안선 및 갯벌 변화 감시, 빙하/빙붕 변화 감시, 지반 변동 감시등의 환경 변화를 매우 짧은 시간에 분석 해낼 수 있다. 충분히 작고 낮은 질량의 SAR 장비의 유용성은 사용 가능한 기술 범위를 쉽게 확장 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 추출된 데이터는 딥러닝 기반 영상분류 시스템을 통해 임업 및 농업분야에서 생태환경 변화 감시 및 생산성 증대를 위한 기초자료로 사용 가능하게 하는 효과가 있다. 즉, 작물별 반사파 특성이 상이하므로 어떠한 지역에 어떠한 작물이 재배되는 지를 식별할 수 있게 된다. 같은 GPS 별로 전 후 데이터를 비교함으로써 병충해가 있는지, 농작물의 종류 및 생육 상태를 식별할 수 있게 된다. 다중 주파수 사용으로 멀티 색상으로 삼차원 구현이 가능하게 된다.

Claims (4)

1. 파형발생기, 상기 파형발생기를 통한 주파수를 상하향 변환하여 송수신하는 다중밴드 송수신부, 각 주파수별 안테나를 포함하고 RF 신호 송신 및 수신하는 다중밴드용 통합 배열 안테나, 및 상기 다중밴드 송수신부로부터 입력되는 신호를 데이터로 변환하여 메모리에 저장하는 디지털신호 처리기를 포함하고 무인기에 탑재되는 레이더부; 및
   상기 레이더부를 통해 수집된 상기 데이터를 신호처리하고 빅데이터화하여 분석 화면을 디스플레이하는 지상분석시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 영상 레이더 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 파형발생기는 단일 파형발생기(WFG)로 구성되고 DDS(Direct Digital Synthesis)기반 Pulsed LFM 송신 파형 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 영상 레이더 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 다중밴드송수신부는 제1대역 송수신기, 제2대역 송수신기, 제3대역 송수신기를 포함하고,
   상기 제1대역 송수신기는 상기 파형발생기로부터 생성된 신호를 입력받아 증폭하여 송신하고, 수신 신호를 저잡음 증폭하여 상기 디지털신호처리기로 전달하고,
   상기 제2대역 송수신기는 HH/VV 동일편광과, HV/VH 교차편광을 얻을 수 있는 다중편광을 위한 송수신구조를 가지고 상기 파형발생기로부터 생성된 신호를 입력받아 2차 상향 후 고출력 증폭하여 송신하고 수신 신호를 저잡음 WMD폭 및 1차 하향하여 IF 신호를 상기 디지털 신호처리기로 전달하고,
   상기 제3대역 송수신기는 상기 파형발생기로부터 생성된 신호를 입력받아 2차 상향 후 고출력 증폭하여 송신하고, 수신 신호를 저잡음 증폭 및 1차 하향 하여 IF신호를 디지털신호처리기로 전달하는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 영상 레이더 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 통합 배열 안테나는 3중 대역 m × n 통합 배열 안테나인 다중 주파수 영상 레이더 시스템.

Images