KR20230036380A - Synthetic aperture radar system and method of generating synthetic aperture image using first unmanned air vehicle and second unmanned air vehicle - Google Patents

Synthetic aperture radar system and method of generating synthetic aperture image using first unmanned air vehicle and second unmanned air vehicle Download PDF

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Abstract

Disclosed are an SAR system for generating a SAR image by using first and second unmanned aerial vehicles and a method thereof. In accordance with one embodiment, the SAR system includes: a first unmanned aerial vehicle including a first SAR radar module transmitting a radar signal and receiving a first reflected signal reflected from a target or the like, and signal-processing the first reflected signal to generate a first received signal; a second unmanned aerial vehicle including a second SAR radar module transmitting a radar signal and receiving a second reflected signal reflected from the target or the like, and signal-processing the first reflected signal to generate a second received signal; and a signal processing server controlling chirp rates and positions of the first and second unmanned aerial vehicles, performing sub-aperture synthesis processing on each of the first and second received signals, and synthesizing the first and second received signals, on which the sub-aperture synthesis processing has been performed, to generate an SAR image. Therefore, the present invention is capable of lowering a necessary data rate of a data link.

Description

제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체를 이용하여 SAR 영상을 생성하는 SAR 시스템 및 방법{SYNTHETIC APERTURE RADAR SYSTEM AND METHOD OF GENERATING SYNTHETIC APERTURE IMAGE USING FIRST UNMANNED AIR VEHICLE AND SECOND UNMANNED AIR VEHICLE}SAR system and method for generating SAR images using a first unmanned aerial vehicle and a second unmanned aerial vehicle

본 발명은 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체를 이용하여 SAR 영상을 생성하는 SAR 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a SAR system and method for generating SAR images using a first unmanned aerial vehicle and a second unmanned aerial vehicle.

SAR(synthetic aperture radar) 시스템은 복수의 위치에서 수신된 레이더 신호를 위상이 일치하도록 코히어런트(coherent)하게 합성함으로써, 안테나의 개구면(aperture)의 크기를 작게 유지하면서도 방위 분해능을 향상시키는 영상 시스템이다. 주야간 전천후로 고해상의 영상 정보를 수집할 수 있는 장점으로 인하여 유/무인 항공기 또는 인공위성 등에 탑재되어 육지, 해양, 극지 탐사나 특히, 군사적 활용 등에 있어 중요한 자료를 제공하고 있다.The SAR (synthetic aperture radar) system coherently synthesizes radar signals received from multiple locations so that the phases match, so that the size of the antenna aperture is kept small while improving the azimuth resolution. It is a system. Due to the advantage of being able to collect high-resolution image information in all weathers day and night, it is mounted on manned/unmanned aircraft or artificial satellites to provide important data for land, marine, and polar exploration or, in particular, for military use.

종래에는 1대의 무인 비행체(예를 들어, 드론)와 N2logN fastback projection을 이용하여 SAR 신호(예를 들어, 비디오 SAR 신호)를 생성한다. 이와 같이, 종래에는 1대의 무인 비행체를 사용하기 때문에 고성능의 하드웨어가 필요로 하고, 첫번째 SAR 영상을 생성하는데 필요한 신호 수신 시간은 SAT(synthetic aperture time)과 연산 시간을 더한 시간이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 비디오 SAR 신호의 경우 연산량이 많기 때문에, 소형의 무인 비행체(예를 들어, 드론)를 이용하여 비디오 SAR 시스템을 구축하기 어려운 문제점이 있다.Conventionally, a SAR signal (eg, a video SAR signal) is generated using one unmanned aerial vehicle (eg, a drone) and N 2 logN fastback projection. In this way, since one unmanned aerial vehicle is used in the prior art, high-performance hardware is required, and the signal reception time required to generate the first SAR image takes time plus synthetic aperture time (SAT) and computation time. . In addition, since a video SAR signal requires a large amount of computation, it is difficult to construct a video SAR system using a small unmanned aerial vehicle (eg, a drone).

본 발명은 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체를 이용하여 SAR(synthetic aperture radar) 영상을 생성하는데 필요한 시간을 단축시킬 수 있는 SAR 시스템 및 SAR 영상 생성 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a SAR system and a method for generating a SAR image capable of reducing the time required to generate a synthetic aperture radar (SAR) image using a first unmanned aerial vehicle and a second unmanned aerial vehicle.

본 발명의 일 실시예에 따르면, SAR(synthetic aperture radar) 시스템이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 SAR 시스템은 레이더 신호를 송출하고 표적 등으로부터 반사되는 제1 반사 신호를 수신하고, 상기 제1 반사 신호에 신호 처리를 수행하여 제1 수신 신호를 생성하는 제1 SAR 레이더 모듈을 포함하는 제1 무인 비행체; 상기 레이더 신호를 송출하고 상기 표적 등으로부터 반사되는 제2 반사 신호를 수신하고, 상기 제2 반사 신호에 상기 신호 처리를 수행하여 제2 수신 신호를 생성하는 제2 SAR 레이더 모듈을 포함하는 제2 무인 비행체; 및 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 처프 레이트(chirp rate) 및 위치를 제어하고, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 각각에 서브애퍼처(subaperture) 합성 처리를 수행하며, 상기 서브애퍼처 합성 처리된 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 합성하여 SAR 영상을 생성하는 신호 처리 서버를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a synthetic aperture radar (SAR) system may be disclosed. A SAR system according to an embodiment includes a first SAR radar module for generating a first received signal by transmitting a radar signal, receiving a first reflected signal reflected from a target, etc., and performing signal processing on the first reflected signal. A first unmanned aerial vehicle comprising; A second unmanned aerial vehicle including a second SAR radar module configured to transmit the radar signal, receive a second reflected signal reflected from the target, and generate a second received signal by performing the signal processing on the second reflected signal aircraft; and controlling chirp rates and positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle, and performing subaperture synthesis processing on each of the first received signal and the second received signal, and a signal processing server generating a SAR image by synthesizing the first received signal and the second received signal subjected to the subaperture synthesizing process.

일 실시예에 있어서, 상기 처프 레이트는 상기 제1 SAR 레이더 모듈과 상기 제2 SAR 모듈 간에 기울기의 부호가 서로 상이할 수 있다.In one embodiment, the chirp rates may have different signs of slopes between the first SAR radar module and the second SAR module.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 SAR 레이더 모듈 및 상기 제2 SAR 레이더 모듈 각각은 상기 제어 신호에 기초하여 상기 처프 레이트를 설정하고, 상기 처프 레이트에 기초하여 상기 SAR 영상을 획득하기 위한 처프 신호를 생성하는 파형 발생부; 상기 파형 발생부에 연결되고, 상기 처프 신호에 기초하여 상기 레이더 신호를 생성하는 송신부; 상기 송신부에 연결되고, 상기 레이더 신호를 송출하여 반사 신호를 수신하는 SAR 안테나; 상기 SAR 안테나에 연결되고, 상기 반사 신호에 기초하여 수신 신호를 생성하는 수신부; 상기 수신부에 연결되고, 상기 수신 신호에 아날로그 디지털 변환을 수행하고, 상기 디지털 변환된 수신 신호에 전처리를 수행하여 전처리된 신호를 생성하는 신호 처리부; 상기 신호 처리 서버에 연결되고, 상기 전처리된 신호를 상기 신호 처리 서버로 전송하고, 상기 신호 처리 서버로부터 상기 제어 신호를 수신하는 데이터링크 통신부; 및 상기 제어 신호에 기초하여 상기 처프 레이트 및 상기 위치를 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.In one embodiment, each of the first SAR radar module and the second SAR radar module sets the chirp rate based on the control signal, and generates a chirp signal for obtaining the SAR image based on the chirp rate a waveform generator to generate; a transmitter connected to the waveform generator and generating the radar signal based on the chirp signal; a SAR antenna connected to the transmitting unit and transmitting the radar signal to receive a reflected signal; a receiving unit connected to the SAR antenna and generating a received signal based on the reflected signal; a signal processor connected to the receiver, performing analog-to-digital conversion on the received signal, and performing preprocessing on the digitally converted received signal to generate a preprocessed signal; a data link communication unit connected to the signal processing server, transmitting the preprocessed signal to the signal processing server, and receiving the control signal from the signal processing server; and a controller configured to set the chirp rate and the position based on the control signal.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제1 SAR 레이더 모듈 및 상기 제2 SAR 레이더 모듈 각각에 대해 상기 레이더 신호의 중심 주파수를 동일하게 설정할 수 있다.In one embodiment, the control unit may equally set the center frequency of the radar signal for each of the first SAR radar module and the second SAR radar module based on the control signal.

일 실시예에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 전처리로서 상기 디지털 변환된 수신 신호의 데이터 양을 감소시키는 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션(polar grid subaperture backprojection) 처리를 수행할 수 있다.In one embodiment, the signal processing unit may perform polar grid subaperture backprojection processing to reduce the data amount of the digitally converted received signal as the preprocessing.

일 실시예에 있어서, 상기 신호 처리 서버는 상기 제1 무인 비행체로부터 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호를 수신하고, 상기 제어 신호를 상기 제1 무인 비행체로 송신하는 제1 데이터링크 통신부; 상기 제2 무인 비행체로부터 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호를 수신하고, 상기 제어 신호를 상기 제2 무인 비행체로 송신하는 제2 데이터링크 통신부; 상기 제1 데이터링크 통신부에 연결되고, 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호에 상기 서브애퍼처 합성 처리를 수행하여 제1 합성 신호를 생성하는 제1 서브애퍼처 합성부; 상기 제2 데이터링크 통신부에 연결되고, 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호에 상기 서브애퍼처 합성 처리를 수행하여 제2 합성 신호를 생성하는 제2 서브애퍼처 합성부; 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호에 기초하여 상기 SAR 영상을 생하는 합성 개구 레이더 신호 합성부; 및 상기 제어 신호를 생성하는 서버 제어부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the signal processing server receives the first received signal subjected to polar grid subaperture back-projection processing from the first unmanned aerial vehicle and transmits the control signal to the first unmanned aerial vehicle. data link communication unit; a second data link communication unit for receiving the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process from the second unmanned aerial vehicle and transmitting the control signal to the second unmanned aerial vehicle; a first subaperture synthesizing unit connected to the first data link communication unit and generating a first synthesized signal by performing the subaperture synthesizing process on the first received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process; a second subaperture synthesizing unit connected to the second data link communication unit and generating a second synthesized signal by performing the subaperture synthesizing process on the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process; a synthesized aperture radar signal synthesizer generating the SAR image based on the first synthesized signal and the second synthesized signal; And it may include a server control unit for generating the control signal.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 서브애퍼처 합성부는 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 상기 제1 합성 신호를 생성할 수 있다.In an embodiment, the first subaperture synthesizer may generate the first synthesized signal by interpolating and adding the polar grid subaperture back-projected first received signal to a rectangular coordinate system image.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 서브애퍼처 합성부는 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 상기 제2 합성 신호를 생성할 수 있다.In an embodiment, the second subaperture synthesizer may generate the second synthesized signal by interpolating and adding the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process to a rectangular coordinate system image.

일 실시예에 있어서, 상기 합성 개구 레이더 신호 합성부는 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 보정하고, 상기 보정된 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호를 합성하여 상기 SAR 영상을 생성할 수 있다.In one embodiment, the synthesized aperture radar signal synthesizer may generate the SAR image by correcting the first synthesized signal and the second synthesized signal and synthesizing the corrected first synthesized signal and the second synthesized signal. there is.

일 실시예에 있어서, 상기 합성 개구 레이더 신호 합성부는 코스트 함수(cost function)를 이용하여 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호 간의 위상 오차를 결정하고, 상기 위상 오차에 기초하여 상기 SAR 영상을 생성할 수 있다.In one embodiment, the synthesized aperture radar signal synthesizer determines a phase error between the first synthesized signal and the second synthesized signal using a cost function, and obtains the SAR image based on the phase error. can create

일 실시예에 있어서, 상기 서버 제어부는 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체 간의 간격이 "SAL(Synthetic Aperture Length) / 2"가 되도록 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.In one embodiment, the server control unit adjusts the positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle such that a distance between the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle is “Synthetic Aperture Length (SAL) / 2”. The control signal to be set can be generated.

일 실시예에 있어서, 상기 서버 제어부는 원형 SAR(circular SAR)의 경우 In one embodiment, the server control unit in the case of a circular SAR (circular SAR)

(수학식 1)(Equation 1)

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에 기초하여 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 수학식 1에서, c는 빛의 속도를 나타내고, fc는 중심 주파수를 나타내고, R은 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체와 상기 SAR 영상의 중심 간의 거리를 나타내고, ρa는 목표 해상도를 나타낼 수 있다.Based on Equation 1, the control signal for setting the positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle is generated, and in Equation 1, c represents the speed of light, and fc represents the center frequency. , R denote distances between the first and second unmanned aerial vehicles and the center of the SAR image, and ρ a may denote a target resolution.

일 실시예에 있어서, 상기 서버 제어부는 스트립맵(stripmap) SAR의 경우In one embodiment, the server control unit in the case of a stripmap SAR

(수학식 2)(Equation 2)

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 수학식 2에 기초하여 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 수학식 2에서, c는 빛의 속도를 나타내고, fc는 중심 주파수를 나타내고, R은 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체와 상기 SAR 영상의 중심 간의 거리를 나타내고, ρa는 목표 해상도를 나타낼 수 있다.The control signal for setting the positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle is generated based on Equation 2, wherein c represents the speed of light, and fc represents the center frequency. , R denote distances between the first and second unmanned aerial vehicles and the center of the SAR image, and ρ a may denote a target resolution.

본 발명의 일 실시예에 따르면, SAR 시스템에서의 SAR 영상 생성 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 SAR 영상 생성 방법은 상기 SAR 시스템의 신호 처리 서버에서, 상기 SAR 시스템의 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 처프 레이트 및 위치를 제어하는 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 무인 비행체에서, 제1 SAR 레이더 모듈을 통해 상기 제어 신호에 기초하여 레이더 신호를 송출하고 표적 등으로부터 반사되는 제1 반사 신호를 수신하고, 상기 제1 반사 신호에 신호 처리를 수행하여 제1 수신 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 무인 비행체에서, 제2 SAR 레이더 모듈을 통해 상기 제어 신호에 기초하여 상기 레이더 신호를 송출하고 상기 표적 등으로부터 반사되는 제2 반사 신호를 수신하고, 상기 제2 반사 신호에 상기 신호 처리를 수행하여 제2 수신 신호를 생성하는 단계; 상기 신호 처리 서버에서, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 각각에 서브애퍼처 합성 처리를 수행하는 단계; 및 상기 신호 처리 서버에서, 상기 서브애퍼처 합성 처리된 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 합성하여 SAR 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method for generating a SAR image in a SAR system may be disclosed. The SAR image generating method according to an embodiment includes generating control signals for controlling chirp rates and positions of the first and second unmanned aerial vehicles of the SAR system in a signal processing server of the SAR system; In the first unmanned aerial vehicle, a radar signal is transmitted based on the control signal through a first SAR radar module, a first reflection signal reflected from a target is received, and signal processing is performed on the first reflection signal to obtain a first reflection signal. 1 generating a received signal; In the second unmanned aerial vehicle, the radar signal is transmitted based on the control signal through a second SAR radar module and a second reflection signal reflected from the target is received, and the second reflection signal is subjected to the signal processing. Generating a second received signal by performing; performing, in the signal processing server, subaperture synthesizing processing on each of the first received signal and the second received signal; and synthesizing, in the signal processing server, the first received signal and the second received signal subjected to the subaperture synthesizing process to generate a SAR image.

일 실시예에 있어서, 상기 처프 레이트는 상기 제1 SAR 레이더 모듈과 상기 제2 SAR 모듈 간에 기울기의 부호가 서로 상이할 수 있다.In one embodiment, the chirp rates may have different signs of slopes between the first SAR radar module and the second SAR module.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 수신 신호를 생성하는 단계는 상기 제1 SAR 레이더 모듈의 파형 발생부에서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 처프 레이트를 설정하는 단계; 상기 파형 발생부에서, 상기 처프 레이트에 기초하여 상기 SAR 영상을 획득하기 위한 제1 처프 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 SAR 레이더 모듈의 송신부에서, 상기 제1 처프 신호에 기초하여 제1 레이더 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 SAR 레이더 모듈의 SAR 안테나에서, 상기 제1 레이더 신호를 송출하여 제1 반사 신호를 수신하는 단계; 상기 제1 SAR 레이더 모듈의 수신부에서, 상기 제1 반사 신호에 기초하여 상기 제1 수신 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 SAR 레이더 모듈의 신호 처리부에서, 상기 제1 수신 신호에 아날로그 디지털 변환을 수행하는 단계; 및 상기 신호 처리부에서, 상기 디지털 변환된 상기 제1 수신 신호에 전처리를 수행하여 제1 전처리 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the generating of the first received signal may include setting the chirp rate based on the control signal in a waveform generator of the first SAR radar module; generating, in the waveform generator, a first chirp signal for acquiring the SAR image based on the chirp rate; generating a first radar signal based on the first chirp signal in a transmitter of the first SAR radar module; Transmitting the first radar signal and receiving a first reflection signal from the SAR antenna of the first SAR radar module; generating the first received signal based on the first reflected signal in a receiver of the first SAR radar module; performing analog-to-digital conversion on the first received signal in a signal processing unit of the first SAR radar module; and generating a first pre-processed signal by performing pre-processing on the digitally-converted first received signal in the signal processing unit.

일 실시예에 있어서, 상기 디지털 변환된 상기 제1 수신 신호에 전처리를 수행하여 제1 전처리 신호를 생성하는 단계는 상기 디지털 변환된 상기 제1 수신 신호의 데이터 양을 감소시키는 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of performing preprocessing on the digitally converted first received signal to generate the first preprocessed signal reduces the amount of data of the digitally converted first received signal with a polar grid subaperture back It may include performing projection processing.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 처프 신호에 기초하여 제1 레이더 신호를 생성하는 단계는 상기 제1 레이더 신호의 중심 주파수를 상기 제2 SAR 레이더 모듈과 동일하게 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, generating the first radar signal based on the first chirp signal may further include setting a center frequency of the first radar signal equal to that of the second SAR radar module. .

일 실시예에 있어서, 상기 제2 수신 신호를 생성하는 단계는 상기 제2 SAR 레이더 모듈의 파형 발생부에서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 처프 레이트를 설정하는 단계; 상기 파형 발생부에서, 상기 처프 레이트에 기초하여 상기 SAR 영상을 획득하기 위한 제2 처프 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 SAR 레이더 모듈의 송신부에서, 상기 제2 처프 신호에 기초하여 제2 레이더 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 SAR 레이더 모듈의 SAR 안테나에서, 상기 제2 레이더 신호를 송출하여 제2 반사 신호를 수신하는 단계; 상기 제2 SAR 레이더 모듈의 수신부에서, 상기 제2 반사 신호에 기초하여 상기 제2 수신 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 SAR 레이더 모듈의 신호 처리부에서, 상기 제2 수신 신호에 아날로그 디지털 변환을 수행하는 단계; 및 상기 신호 처리부에서, 상기 디지털 변환된 상기 제2 수신 신호에 전처리를 수행하여 제2 전처리 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the generating of the second received signal may include setting the chirp rate based on the control signal in a waveform generator of the second SAR radar module; generating a second chirp signal for obtaining the SAR image based on the chirp rate in the waveform generator; generating a second radar signal based on the second chirp signal in a transmitter of the second SAR radar module; transmitting the second radar signal and receiving a second reflection signal from the SAR antenna of the second SAR radar module; generating the second received signal based on the second reflected signal in the receiver of the second SAR radar module; performing analog-to-digital conversion on the second received signal in a signal processing unit of the second SAR radar module; and generating a second pre-processed signal by performing pre-processing on the digitally converted second received signal in the signal processing unit.

일 실시예에 있어서, 상기 디지털 변환된 상기 제2 수신 신호에 전처리를 수행하여 제2 전처리 신호를 생성하는 단계는 상기 디지털 변환된 상기 제2 수신 신호의 데이터 양을 감소시키는 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of performing preprocessing on the digitally converted second received signal to generate the second preprocessed signal reduces the amount of data of the digitally converted second received signal with a polar grid subaperture back It may include performing projection processing.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 처프 신호에 기초하여 제2 레이더 신호를 생성하는 단계는 상기 제2 레이더 신호의 중심 주파수를 상기 제1 SAR 레이더 모듈과 동일하게 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, generating the second radar signal based on the second chirp signal may further include setting a center frequency of the second radar signal equal to that of the first SAR radar module. .

일 실시예에 있어서, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 각각에 서브애퍼처 합성 처리를 수행하는 단계는 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호에 상기 서브애퍼처 합성 처리를 수행하여 제1 합성 신호를 생성하는 단계; 및 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호에 상기 서브애퍼처 합성 처리를 수행하여 제2 합성 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the step of performing subaperture synthesizing processing on each of the first received signal and the second received signal comprises subaperture synthesizing on the first received signal subjected to polar grid subaperture back-projection processing. performing processing to generate a first composite signal; and generating a second synthesized signal by performing the subaperture synthesis process on the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 합성 신호를 생성하는 단계는 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 상기 제1 합성 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the generating of the first synthesized signal includes generating the first synthesized signal by interpolating and adding the polar grid subaperture back-projected first received signal to a Cartesian coordinate system image. can do.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 합성 신호를 생성하는 단계는 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 상기 제2 합성 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the generating of the second synthesized signal includes generating the second synthesized signal by interpolating and adding the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process to a Cartesian coordinate system image. can do.

일 실시예에 있어서, 상기 SAR 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 보정하는 단계; 및 상기 보정된 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호를 합성하여 상기 SAR 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, generating the SAR image may include correcting the first synthesized signal and the second synthesized signal; and generating the SAR image by synthesizing the corrected first synthesized signal and the second synthesized signal.

일 실시예에 있어서, 상기 SAR 영상을 생성하는 단계는 코스트 함수를 이용하여 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호 간의 위상 오차를 결정하는 단계; 및 상기 위상 오차에 기초하여 상기 SAR 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the generating of the SAR image may include determining a phase error between the first synthesized signal and the second synthesized signal using a cost function; and generating the SAR image based on the phase error.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체 간의 간격이 "SAL(Synthetic Aperture Length) / 2"가 되도록 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the generating of the control signal may include the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle such that a distance between the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle is “Synthetic Aperture Length (SAL) / 2”. It may include generating the control signal for setting the position of the vehicle.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는In one embodiment, generating the control signal comprises

(수학식 3)(Equation 3)

Figure pat00003
Figure pat00003

원형 SAR의 경우 상기 수학식 3에 기초하여 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 수학식 3에서, c는 빛의 속도를 나타내고, fc는 중심 주파수를 나타내고, R은 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체와 상기 SAR 영상의 중심 간의 거리를 나타내고, ρa는 목표 해상도를 나타낼 수 있다.In the case of circular SAR, generating the control signal for setting the positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle based on Equation 3, wherein c is the speed of light , fc denotes a center frequency, R denotes a distance between the first and second unmanned aerial vehicles and the center of the SAR image, and ρ a denotes a target resolution.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는In one embodiment, generating the control signal comprises

(수학식 4)(Equation 4)

Figure pat00004
Figure pat00004

스트립맵 SAR의 경우, 상기 수학식 4에 기초하여 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 수학식 4에서, c는 빛의 속도를 나타내고, fc는 중심 주파수를 나타내고, R은 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체와 상기 SAR 영상의 중심 간의 거리를 나타내고, ρa는 목표 해상도를 나타낼 수 있다.In the case of strip map SAR, generating the control signal for setting the positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle based on Equation 4, wherein c is light Denotes velocity, fc denotes a center frequency, R denotes a distance between the first and second unmanned aerial vehicles and the center of the SAR image, and ρ a denotes a target resolution.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체를 "SAL(Synthetic Aperture Length) / 2" 만큼 이격시켜 동일 경로로 이동시킬 수 있어, 첫번째 SAR 영상을 생성하기 위한 신호 수집 시간 SAT(synthetic aperture time)을 1/2로 감소시킬 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle can be spaced apart by “Synthetic Aperture Length (SAL) / 2” and moved along the same path, which takes the signal collection time to generate the first SAR image. The synthetic aperture time (SAT) can be reduced by half.

또한, 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체에 대해 기울기의 절대값이 동일하고 기울기의 부호가 다른 처프 레이트(chirp rate)를 이용할 수 있어 제1 무인 비행체 및 제2 비행체 간의 RF 간섭을 최소화할 수 있다.In addition, a chirp rate having the same absolute value of the slope and a different sign of the slope may be used for the first and second UAVs, thereby minimizing RF interference between the first UAV and the second UAV. there is.

또한, 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체에 대해 동일한 중심 주파수를 이용할수 있어 제1 무인 비행체 및 제2 비행체 각각으로부터 획득된 신호를 합성하여 방위 해상도를 높일 수 있다.In addition, since the same center frequency may be used for the first and second unmanned aerial vehicles, azimuth resolution may be increased by synthesizing signals obtained from the first and second unmanned aerial vehicles.

또한, 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체 각각에서 전처리를 수행할 수 있어 전처리를 위한 하드웨어의 사양을 낮출 수 있으며, 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체 각각에서 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션(polar grid subaperture backprojection)을 수행할 수 있어 데이터링크의 필요 데이터 레이트(data rate)를 낮출 수 있다.In addition, since preprocessing can be performed in each of the first and second unmanned aerial vehicles, hardware specifications for preprocessing can be lowered, and polar grid subaperture back projection is performed in each of the first and second unmanned aerial vehicles. Since grid subaperture backprojection can be performed, the required data rate of the data link can be lowered.

또한, 합성 개구 레이더 신호 합성부를 통해 신호처리 방식을 이용하여 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체 각각에서 전처리된 신호를 합성할 수 있어, 제1 무인 비행체의 레이더 및 제2 무인 비행체의 레이더 간의 미세한 하드웨어 오차를 보정하기 위한 일렬의 절차를 생략할 수 있다.In addition, it is possible to synthesize preprocessed signals from each of the first and second unmanned aerial vehicles using a signal processing method through the synthesized aperture radar signal synthesis unit, so that fine details between the radar of the first unmanned aerial vehicle and the radar of the second unmanned aerial vehicle can be synthesized. A series of procedures for correcting hardware errors can be omitted.

더욱이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면 주야간 및 악천후 상황에서 무인 비행체를 이용한 감시 체계 구축에 활용 가능하다.Moreover, according to various embodiments of the present invention, it can be used to build a surveillance system using an unmanned aerial vehicle in day and night and bad weather conditions.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 레이더 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 서버의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 SAR(circular SAR)의 경우 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체의 거리를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립맵(stripmap) SAR의 경우 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체의 거리를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 SAR 영상을 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a schematic block diagram of a SAR system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically showing the configuration of a SAR radar module according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically showing the configuration of a signal processing server according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing distances between a first unmanned aerial vehicle and a second unmanned aerial vehicle in the case of a circular SAR according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing distances between a first unmanned aerial vehicle and a second unmanned aerial vehicle in the case of a stripmap SAR according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of generating a SAR image according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.Embodiments of the present invention are illustrated for the purpose of explaining the technical idea of the present invention. The scope of rights according to the present invention is not limited to the specific description of the embodiments or these embodiments presented below.

본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.All technical terms and scientific terms used in the present invention have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. All terms used in the present invention are selected for the purpose of more clearly describing the present invention and are not selected to limit the scope of rights according to the present invention.

본 발명에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.Expressions such as "comprising", "including", "having", etc. used in the present invention are open-ended terms that imply the possibility of including other embodiments, unless otherwise stated in the phrase or sentence in which the expression is included. (open-ended terms).

본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.Singular expressions described in the present invention may include plural meanings unless otherwise stated, and this applies to singular expressions described in the claims as well.

본 발명에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.Expressions such as "first" and "second" used in the present invention are used to distinguish a plurality of components from each other, and do not limit the order or importance of the components.

본 발명에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 분리될 수 있다.The term "unit" used in the present invention means software or a hardware component such as a field-programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC). However, "unit" is not limited to hardware and software. A “unit” may be configured to reside in an addressable storage medium and may be configured to reproduce on one or more processors. Thus, as an example, "unit" refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, It includes segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. Functions provided within components and “units” may be combined into fewer components and “units” or separated into additional components and “units”.

본 발명에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.As used herein, the expression "based on" is used to describe one or more factors that affect the action or operation of a decision judgment, described in a phrase or sentence in which the expression is included, and this expression refers to a decision However, it does not preclude additional factors that affect the act or operation of the judgment.

본 발명에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, when an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, that element is directly connectable or connectable to the other element, or a new or different configuration. It should be understood that it can be connected or connected via an element.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, identical or corresponding elements are given the same reference numerals. In addition, in the description of the following embodiments, overlapping descriptions of the same or corresponding components may be omitted. However, omission of a description of a component does not intend that such a component is not included in an embodiment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, SAR 시스템(100)은 제1 무인 비행체(110), 제2 무인 비행체(120) 및 신호 처리 서버(130)를 포함할 수 있다.1 is a schematic block diagram of a SAR system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the SAR system 100 may include a first unmanned aerial vehicle 110, a second unmanned aerial vehicle 120, and a signal processing server 130.

제1 무인 비행체(110)는 레이더 신호를 송출하고 표적 등으로부터 반사되는 반사 신호(이하, "제1 반사 신호"라 함)를 수신할 수 있다. 또한, 제1 무인 비행체(110)는 제1 반사 신호에 기초하여 수신 신호(이하, "제1 수신 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 제1 무인 비행체(110)는 제1 SAR 레이더 모듈(111)을 포함할 수 있다. The first unmanned aerial vehicle 110 may transmit a radar signal and receive a reflected signal reflected from a target (hereinafter, referred to as a "first reflected signal"). In addition, the first unmanned aerial vehicle 110 may generate a received signal (hereinafter referred to as “first received signal”) based on the first reflected signal. The first unmanned aerial vehicle 110 may include a first SAR radar module 111 .

일 실시예에 있어서, 제1 SAR 레이더 모듈(111)은 제1 처프 레이트(chirp rate)를 설정할 수 있다. 예를 들면, 제1 SAR 레이더 모듈(111)은 제2 무인 비행체(120)에 대해 기울기의 부호가 서로 다른 제1 처프 레이트를 설정할 수 있다.In one embodiment, the first SAR radar module 111 may set a first chirp rate. For example, the first SAR radar module 111 may set first chirp rates having different inclination signs for the second unmanned aerial vehicle 120 .

제2 무인 비행체(120)는 레이더 신호를 송출하고 표적 등으로부터 반사되는 반사 신호(이하, 제2 반사 신호"라 함)를 수신할 수 있다. 또한, 제2 무인 비행체(120)는 제2 반사 신호에 기초하여 수신 신호(이하, "제2 수신 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 제2 무인 비행체(120)는 제2 SAR 레이더 모듈(121)을 포함할 수 있다.The second unmanned aerial vehicle 120 may transmit a radar signal and receive a reflected signal (hereinafter referred to as a “second reflected signal”) reflected from a target, etc. In addition, the second unmanned aerial vehicle 120 may receive a second reflected signal. A received signal (hereinafter referred to as “second received signal”) may be generated based on the signal The second unmanned aerial vehicle 120 may include a second SAR radar module 121.

일 실시예에 있어서, 제2 SAR 레이더 모듈(121)은 제2 처프 레이트를 설정할 수 있다. 예를 들면, 제2 SAR 레이더 모듈(121)는 제1 처프 레이트와 기울기의 부호가 다른 제2 처프 레이트를 설정할 수 있다.In one embodiment, the second SAR radar module 121 may set the second chirp rate. For example, the second SAR radar module 121 may set a second chirp rate having a different sign of the slope from the first chirp rate.

신호 처리 서버(130)는 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)에 연결될 수 있다. 신호 처리 서버(130)는 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)의 처프 레이트 및 위치를 제어할 수 있다. 또한, 신호 처리 서버(130)는 제1 수신 신호 및 제2 수신 신호 각각에 서브애퍼처(subaperture) 합성 처리를 수행하며, 서브애퍼처 합성 처리된 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 합성하여 SAR 영상을 생성할 수 있다.The signal processing server 130 may be connected to the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 . The signal processing server 130 may control chirp rates and positions of the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 . In addition, the signal processing server 130 performs a subaperture synthesizing process on each of the first received signal and the second received signal, and the first received signal and the second received signal subjected to the subaperture synthesized process. SAR images can be generated by synthesis.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SAR 레이더 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, SAR 레이더 모듈(111 또는 112)은 파형 발생부(210), 송신부(220), SAR 안테나(230), 수신부(240), 신호 처리부(250), 데이터링크 통신부(260) 및 제어부(270)를 포함할 수 있다.2 is a block diagram schematically showing the configuration of a SAR radar module according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the SAR radar module 111 or 112 includes a waveform generator 210, a transmitter 220, a SAR antenna 230, a receiver 240, a signal processor 250, and a data link communication unit 260. And it may include a control unit 270.

파형 발생부(210)는 SAR 영상을 획득하기 위한 처프 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 파형 발생부(210)는 처프 레이트에 기초하여 처프 신호를 생성할 수 있다.The waveform generator 210 may generate a chirp signal for obtaining a SAR image. In one embodiment, the waveform generator 210 may generate a chirp signal based on a chirp rate.

예를 들면, 제1 SAR 레이더 모듈(111)의 파형 발생부(210)는 제1 처프 레이트에 기초하여 처프 신호(이하, 제1 "처프 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 또한, 제2 SAR 레이더 모듈(121)의 파형 발생부(210)는 제2 처프 레이트에 기초하여 처프 신호(이하, "제2 처프 신호"라 함)를 생성할 수 있다.For example, the waveform generator 210 of the first SAR radar module 111 may generate a chirp signal (hereinafter, referred to as a “first chirp signal”) based on the first chirp rate. In addition, the waveform generator 210 of the second SAR radar module 121 may generate a chirp signal (hereinafter referred to as “second chirp signal”) based on the second chirp rate.

송신부(220)는 파형 발생부(210)에 연결될 수 있다. 송신부(220)는 처프 신호에 기초하여 레이더 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송신부(220)는 파형 발생부(210)로부터 처프 신호를 수신하고, 수신된 처프 신호에 기초하여 레이더 신호를 생성할 수 있다.The transmitter 220 may be connected to the waveform generator 210 . The transmitter 220 may generate a radar signal based on the chirp signal. In one embodiment, the transmitter 220 may receive a chirp signal from the waveform generator 210 and generate a radar signal based on the received chirp signal.

예를 들면, 제1 SAR 레이더 모듈(111)의 송신부(220)는 제1 처프 신호를 수신하고, 수신된 제1 처프 신호에 기초하여 레이더 신호(이하, "제1 레이더 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 제2 SAR 레이더 모듈(121)의 송신부(220)는 제2 처프 신호를 수신하고, 수신된 제2 처프 신호에 기초하여 레이더 신호(이하, "제2 레이더 신호"라 함)를 생성할 수 있다.For example, the transmitter 220 of the first SAR radar module 111 receives the first chirp signal and generates a radar signal (hereinafter referred to as “first radar signal”) based on the received first chirp signal. can create The transmitter 220 of the second SAR radar module 121 may receive the second chirp signal and generate a radar signal (hereinafter referred to as “second radar signal”) based on the received second chirp signal. .

SAR 안테나(230)는 송신부(220)에 연결될 수 있다. SAR 안테나(230)는 레이더 신호를 송출하여 반사 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, SAR 안테나(230)는 송신부(220)로부터 레이더 신호를 수신하고 수신된 레이더를 신호를 송출할 수 있다. 또한, SAR 안테나(230)는 표적 등으로부터 반사되는 반사 신호를 수신할 수 있다.The SAR antenna 230 may be connected to the transmitter 220 . The SAR antenna 230 may transmit a radar signal and receive a reflected signal. In one embodiment, the SAR antenna 230 may receive a radar signal from the transmitter 220 and transmit the received radar signal. Also, the SAR antenna 230 may receive a reflected signal reflected from a target or the like.

예를 들면, 제1 SAR 레이더 모듈(111)의 SAR 안테나(230)는 송신부(220)로부터 제1 레이더 신호를 수신하고, 수신된 제1 레이더 신호를 송출하며, 표적 등으로부터 반사되는 반사 신호(이하, "제1 반사 신호"라 함)를 수신할 수 있다. 또한, 제2 SAR 레이더 모듈(121)의 SAR 안테나(230)는 송신부(220)로부터 제2 레이더 신호를 수신하고, 수신된 제2 레이더 신호를 송출하며, 표적 등으로부터 반사되는 반사 신호(이하, "제2 반사 신호"라 함)를 수신할 수 있다.For example, the SAR antenna 230 of the first SAR radar module 111 receives a first radar signal from the transmitter 220, transmits the received first radar signal, and reflects a reflected signal from a target, etc. ( Hereinafter referred to as "first reflection signal") may be received. In addition, the SAR antenna 230 of the second SAR radar module 121 receives the second radar signal from the transmitter 220, transmits the received second radar signal, and reflects the reflected signal from the target (hereinafter, Referred to as "second reflection signal") may be received.

수신부(240)는 SAR 안테나(230)에 연결될 수 있다. 수신부(240)는 반사 신호에 기초하여 수신 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 수신부(240)는 SAR 안테나(230)로부터 반사 신호를 수신하고, 수신된 반사 신호에 기초하여 수신 신호를 생성할 수 있다.The receiver 240 may be connected to the SAR antenna 230. The receiver 240 may generate a received signal based on the reflected signal. In one embodiment, the receiver 240 may receive a reflected signal from the SAR antenna 230 and generate a received signal based on the received reflected signal.

예를 들면, 제1 SAR 레이더 모듈(111)의 수신부(240)는 SAR 안테나(230)로부터 제1 반사 신호를 수신하고, 수신된 제1 반사 신호에 기초하여 수신 신호(이하, "제1 수신 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 또한, 제2 SAR 레이더 모듈(121)의 수신부(240)는 SAR 안테나(230)로부터 제2 반사 신호를 수신하고, 수신된 제2 반사 신호에 기초하여 수신 신호(이하, "제2 수신 신호"라 함)를 생성할 수 있다. For example, the receiving unit 240 of the first SAR radar module 111 receives the first reflected signal from the SAR antenna 230, and receives a received signal (hereinafter, “first received signal”) based on the received first reflected signal. signal") can be generated. In addition, the receiving unit 240 of the second SAR radar module 121 receives the second reflected signal from the SAR antenna 230, and receives a received signal (hereinafter referred to as “second received signal”) based on the received second reflected signal. ) can be created.

신호 처리부(250)는 수신부(240)에 연결될 수 있다. 신호 처리부(250)는 수신 신호에 신호 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리부(250)는 수신부(240)로부터 수신 신호를 수신하고, 수신된 수신 신호에 아날로그 디지털 변환을 수행할 수 있다. 또한, 신호 처리부(250)는 아날로그 디지털 변환된 수신 신호에 대해 전처리를 수행할 수 있다.The signal processing unit 250 may be connected to the receiving unit 240 . The signal processing unit 250 may perform signal processing on the received signal. In one embodiment, the signal processor 250 may receive a received signal from the receiver 240 and perform analog-to-digital conversion on the received signal. Also, the signal processing unit 250 may perform pre-processing on the analog-to-digital converted received signal.

일 실시예에 있어서, 신호 처리부(250)는 아날로그 디지털 변환된 수신 신호에 대해 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션(polar grid subaperture backprojection) 처리를 수행할 수 있다. 예를 들면, 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션은 수신 신호의 데이터 양을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리부(250)는 아래의 수학식 1을 이용하여 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리를 수행할 수 있다.In one embodiment, the signal processor 250 may perform polar grid subaperture backprojection processing on the analog-to-digital converted received signal. For example, polar grid subaperture backprojection can reduce the amount of data in the received signal. In an embodiment, the signal processing unit 250 may perform polar grid subaperture back-projection processing using Equation 1 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

수학식 1에 있어서, i는 무인 비행체 식별자를 나타내고, n은 서브애퍼처 인덱스(subaperture index)를 나타내고, sn은 서브애퍼처 중심의 펄스 인덱스(pulse index)를 나타내고, p는 영상 픽셀의 위치를 나타내고, q는 비행체 위치를 나타내고, l은 서브애퍼처 백프로젝션을 위한 영상 길이를 나타낸다.In Equation 1, i denotes an unmanned aerial vehicle identifier, n denotes a subaperture index, s n denotes a pulse index at the center of the subaperture, and p denotes a position of an image pixel , q represents the position of the aircraft, and l represents the image length for subaperture back projection.

예를 들면, 제1 SAR 레이더 모듈(111)의 신호 처리부(250)는 수신부(240)로부터 제1 수신 신호를 수신하고, 수신된 제1 수신 신호에 아날로그 디지털 변환을 수행하며, 아날로그 디지털 변환된 제1 수신 신호에 대해 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리를 수행하여 전처리된 신호(이하, "제1 전처리 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 또한, 제2 SAR 레이더 모듈(121)의 신호 처리부(250)는 수신부(240)로부터 제2 수신 신호를 수신하고, 수신된 제2 수신 신호에 아날로그 디지털 변환을 수행하며, 아날로그 디지털 변환된 제2 수신 신호에 대해 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리를 수행하여 전처리된 신호(이하, "제2 전처리 신호"라 함)를 생성할 수 있다.For example, the signal processing unit 250 of the first SAR radar module 111 receives the first received signal from the receiving unit 240, performs analog-to-digital conversion on the received first received signal, and converts the analog-to-digital conversion into analog and digital signals. A preprocessed signal (hereinafter, referred to as “first preprocessed signal”) may be generated by performing polar grid subaperture back-projection processing on the first received signal. In addition, the signal processor 250 of the second SAR radar module 121 receives the second received signal from the receiver 240, performs analog-to-digital conversion on the received second received signal, and converts the analog-to-digital converted second A preprocessed signal (hereinafter, referred to as a “second preprocessed signal”) may be generated by performing polar grid subaperture back-projection processing on the received signal.

데이터링크 통신부(260)는 신호 처리 서버(130)에 연결될 수 있다. 데이터링크 통신부(260)는 신호 처리부(250)에 의해 전처리된 신호를 신호 처리 서버(130)로 전송할 수 있다. 또한, 데이터링크 통신부(260)는 신호 처리 서버(130)로부터 무인 비행체를 제어하기 위한 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어 신호는 처프 레이트 및 무인 비행체의 위치를 제어하기 위한 제어 신호를 포함할 수 있다.The data link communication unit 260 may be connected to the signal processing server 130 . The data link communication unit 260 may transmit the signal pre-processed by the signal processing unit 250 to the signal processing server 130 . Also, the data link communication unit 260 may receive a control signal for controlling the unmanned aerial vehicle from the signal processing server 130 . In one embodiment, the control signal may include a control signal for controlling the chirp rate and the position of the unmanned aerial vehicle.

예를 들면, 제1 SAR 레이더 모듈(111)의 데이터링크 통신부(260)는 신호 처리 서버(130)로부터 제어 신호를 수신하고, 신호 처리부(250)에 의해 생성된 제1 전처리 신호를 신호 처리 서버(130)로 전송할 수 있다. 또한, 제2 SAR 레이더 모듈(121)의 데이터링크 통신부(260)는 신호 처리 서버(130)로부터 제어 신호를 수신하고, 신호 처리부(250)에 의해 생성된 제2 전처리 신호를 신호 처리 서버(130)로 전송할 수 있다.For example, the data link communication unit 260 of the first SAR radar module 111 receives a control signal from the signal processing server 130 and transmits the first preprocessing signal generated by the signal processing unit 250 to the signal processing server. (130). In addition, the data link communication unit 260 of the second SAR radar module 121 receives a control signal from the signal processing server 130 and transmits the second preprocessing signal generated by the signal processing unit 250 to the signal processing server 130. ) can be transmitted.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 서버의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 신호 처리 서버(130)는 제1 데이터링크 통신부(311), 제2 데이터링크 통신부(312), 제1 서브애퍼처 합성부(321), 제2 서브애퍼처 합성부(322), 합성 개구 레이더 신호 합성부(330) 및 서버 제어부(340)를 포함할 수 있다.3 is a block diagram schematically showing the configuration of a signal processing server according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , the signal processing server 130 includes a first data link communication unit 311, a second data link communication unit 312, a first subaperture synthesizing unit 321, and a second subaperture synthesizing unit ( 322), a synthesized aperture radar signal synthesizer 330, and a server controller 340.

제1 데이터링크 통신부(311)는 제1 무인 비행체(110)에 연결될 수 있다. 제1 데이터링크 통신부(311)는 제1 무인 비행체(110)의 데이터링크 통신부(260)로부터 제1 전처리 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제1 데이터링크 통신부(311)는 제1 무인 비행체(110)를 제어하기 위한 제어 신호를 제1 무인 비행체(110)의 데이터링크 통신부(260)로 전송할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어 신호는 제1 무인 비행체(110)의 처프 레이트 및 위치를 제어하기 위한 제어 신호를 포함할 수 있다.The first data link communication unit 311 may be connected to the first unmanned aerial vehicle 110 . The first data link communication unit 311 may receive the first preprocessing signal from the data link communication unit 260 of the first unmanned aerial vehicle 110 . Also, the first data link communication unit 311 may transmit a control signal for controlling the first unmanned aerial vehicle 110 to the data link communication unit 260 of the first unmanned aerial vehicle 110 . In one embodiment, the control signal may include a control signal for controlling the chirp rate and position of the first unmanned aerial vehicle 110 .

제2 데이터링크 통신부(312)는 제2 무인 비행체(120)에 연결될 수 있다. 제2 데이터링크 통신부(312)는 제2 무인 비행체(120)의 데이터링크 통신부(260)로부터 제2 전처리 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제2 데이터링크 통신부(312)는 제2 무인 비행체(120)를 제어하기 위한 제어 신호를 제2 무인 비행체(120)의 데이터링크 통신부(260)로 전송할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어 신호는 제2 무인 비행체(120)의 처프 레이트 및 위치를 제어하기 위한 제어 신호를 포함할 수 있다.The second data link communication unit 312 may be connected to the second unmanned aerial vehicle 120 . The second data link communication unit 312 may receive the second preprocessing signal from the data link communication unit 260 of the second unmanned aerial vehicle 120 . Also, the second data link communication unit 312 may transmit a control signal for controlling the second unmanned aerial vehicle 120 to the data link communication unit 260 of the second unmanned aerial vehicle 120 . In one embodiment, the control signal may include a control signal for controlling the chirp rate and position of the second unmanned aerial vehicle 120 .

제1 서브애퍼처 합성부(321)는 제1 데이터링크 통신부(311)에 연결될 수 있다. 제1 서브애퍼처 합성부(321)는 제1 데이터링크 통신부(311)로부터 제1 전처리 신호를 수신하고, 수신된 제1 전처리 신호에 서브애퍼처 합성 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 서브애퍼처 합성부(321)는 제1 전처리 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 합성 신호(이하, "제1 합성 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제1 서브애퍼처 합성부(321)는 아래의 수학식 2를 이용하여 제1 합성 신호를 생성할 수 있다.The first subaperture synthesis unit 321 may be connected to the first data link communication unit 311 . The first subaperture synthesis unit 321 may receive the first preprocessing signal from the first data link communication unit 311 and perform subaperture synthesis processing on the received first preprocessing signal. In an embodiment, the first subaperture synthesis unit 321 may generate a synthesis signal (hereinafter, referred to as a “first synthesis signal”) by interpolating and adding the first preprocessing signal to a rectangular coordinate system image. For example, the first subaperture synthesis unit 321 may generate a first synthesis signal using Equation 2 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 2에 있어서, IR은 제1 합성 신호를 나타내고, i는 무인 비행체 식별자를 나타내고, n은 서브애퍼처 인덱스를 나타내고, p는 영상 픽셀의 위치를 나타내고, InterpRect는 제1 전처리 신호(즉, 폴라 그리드 영상)를 직각 좌표계 영상으로 내삽하는 함수를 나타낸다.In Equation 2, IR represents a first synthesized signal, i represents an unmanned aerial vehicle identifier, n represents a subaperture index, p represents a position of an image pixel, and InterpRect represents a first preprocessing signal (i.e., A polar grid image) is interpolated into a Cartesian coordinate system image.

제2 서브애퍼처 합성부(322)는 제2 데이터링크 통신부(312)에 연결될 수 있다. 제2 서브애퍼처 합성부(322)는 제2 데이터링크 통신부(312)로부터 제1 전처리 신호를 수신하고, 수신된 제2 전처리 신호에 서브애퍼처 합성 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 서브애퍼처 합성부(322)는 제2 전처리 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 합성 신호(이하, "제2 합성 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제1 서브애퍼처 합성부(321)는 수학식 2를 이용하여 제2 합성 신호를 생성할 수 있다.The second subaperture synthesis unit 322 may be connected to the second data link communication unit 312 . The second subaperture synthesis unit 322 may receive the first preprocessing signal from the second data link communication unit 312 and perform subaperture synthesis processing on the received second preprocessing signal. In an embodiment, the second subaperture synthesis unit 322 may generate a synthesis signal (hereinafter, referred to as a “second synthesis signal”) by interpolating and adding the second preprocessing signal to the rectangular coordinate system image. For example, the first subaperture synthesis unit 321 may generate a second synthesis signal using Equation 2.

합성 개구 레이더 신호 합성부(330)는 제1 서브애퍼처 합성부(321) 및 제2 서브애퍼처 합성부(322)에 연결될 수 있다. 합성 개구 레이더 신호 합성부(330)는 제1 서브애퍼처 합성부(321)로부터 제1 합성 신호를 수신하고, 제2 서브애퍼처 합성부(322)로부터 제2 합성 신호를 수신하며, 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성할 수 있다.The synthesized aperture radar signal synthesizer 330 may be connected to the first subaperture synthesizer 321 and the second subaperture synthesizer 322 . The synthesized aperture radar signal synthesizer 330 receives a first synthesized signal from the first subaperture synthesizer 321 and receives a second synthesized signal from the second subaperture synthesizer 322. A SAR image may be generated based on the synthesized signal and the second synthesized signal.

일 실시예에 있어서, 합성 개구 레이더 신호 합성부(330)는 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호에 신호 처리를 수행하여 보정하고 보정된 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호를 합성하여 SAR 영상을 생성할 수 있다. 예를 들면, 합성 개구 레이더 신호 합성부(330)는 아래의 수학식 3, 즉 코스트 함수(cost function)을 이용하여 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호 간의 위상 오차를 결정하고, 결정된 위상 오차에 기초하여 SAR 영상(Isar)을 생성할 수 있다.In one embodiment, the synthesized aperture radar signal synthesizer 330 corrects the first synthesized signal and the second synthesized signal by performing signal processing, and synthesizes the corrected first synthesized signal and the second synthesized signal to obtain a SAR image. can create For example, the synthesized aperture radar signal synthesizer 330 determines a phase error between the first synthesized signal and the second synthesized signal using Equation 3 below, that is, a cost function, and determines the phase error according to the determined phase error. Based on this, a SAR image (Isar) may be generated.

Figure pat00007
Figure pat00007

서버 제어부(340)는 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)를 제어할 수 있다. 또한, 서버 제어부(340)는 제1 데이터링크 통신부(311), 제2 데이터링크 통신부(312), 제1 서브애퍼처 합성부(321), 제2 서브애퍼처 합성부(322) 및 합성 개구 레이더 신호 합성부(330)를 제어할 수 있다.The server controller 340 may control the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 . In addition, the server controller 340 includes the first data link communication unit 311, the second data link communication unit 312, the first subaperture synthesizer 321, the second subaperture synthesizer 322, and the synthesized aperture. The radar signal synthesis unit 330 may be controlled.

일 실시예에 있어서, 서버 제어부(340)는 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 서버 제어부(340)는 제1 무인 비행체(110)의 제1 SAR 레이더 모듈(111) 및 제2 무인 비행체(120)의 제2 SAR 레이더 모듈(121) 간의 신호 합성을 위한 중심 주파수 및 처프 레이트를 설정하는 제어 신호를 생성할 수 있다.In one embodiment, the server control unit 340 may generate a control signal for controlling the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 . For example, the server control unit 340 controls the center frequency for signal synthesis between the first SAR radar module 111 of the first unmanned aerial vehicle 110 and the second SAR radar module 121 of the second unmanned aerial vehicle 120. and a control signal for setting the chirp rate.

일 실시예에 있어서, 제1 SAR 레이더 모듈(111)에 대한 중심 주파수(Fc)는 제2 SAR 레이더 모듈(121)에 대한 중심 주파수(Fc)와 동일한 주파수이고, 제1 SAR 레이더 모듈(111)에 대한 처프 레이트는 RF 간섭을 최소화하기 위해 제2 SAR 레이더 모듈(121)에 대한 처프 레이트와 기울기의 부호가 서로 상이할 수 있다.In one embodiment, the center frequency (Fc) for the first SAR radar module 111 is the same frequency as the center frequency (Fc) for the second SAR radar module 121, and the first SAR radar module 111 The chirp rate for the second SAR radar module 121 and the sign of the slope may be different from each other in order to minimize RF interference.

따라서, 제1 무인 비행체(110)의 제1 SAR 레이더 모듈(111)의 파형 발생부(210)는 신호 처리 서버(130)로부터 제공되는 제어 신호에 기초하여 제1 처프 레이트를 설정할 수 있다. 또한, 제1 무인 비행체(110)의 제1 SAR 레이더 모듈(111)의 송신부(220)는 신호 처리 서버(130)로부터 제공되는 제어 신호에 기초하여 중심 주파수(Fc)를 설정할 수 있다. 따라서, 제1 무인 비행체(110)의 제1 SAR 레이더 모듈(111)의 송신부(220)로부터 출력되는 레이더 신호의 송신 주파수(F1(t))는 "F1(t) = Fc + Bw/Tp * t"일 수 있다. 여기서, Bw는 밴드폭(bandwidth[Hz])를 나타내고, Tp는 펄스폭(Pulsewidth[sec])을 나타내고, t는 시간([sec])을 나타낸다. 더욱이, 제2 무인 비행체(120)의 제2 SAR 레이더 모듈(12)의 파형 발생부(210)는 신호 처리 서버(130)로부터 제공되는 제어 신호에 기초하여 제2처프 레이트를 설정할 수 있다. 또한, 제2 무인 비행체(120)의 제2 SAR 레이더 모듈(121)의 송신부(220)는 신호 처리 서버(130)로부터 제공되는 제어 신호에 기초하여 중심 주파수(Fc)를 설정할 수 있다. 따라서, 제2 무인 비행체(120)의 제2 SAR 레이더 모듈(121)의 송신부(220)로부터 출력되는 레이더 신호의 송신 주파수(F1(t))는 "F2(t) = Fc - Bw/Tp * t"일 수 있다.Accordingly, the waveform generator 210 of the first SAR radar module 111 of the first unmanned aerial vehicle 110 may set the first chirp rate based on the control signal provided from the signal processing server 130 . In addition, the transmitter 220 of the first SAR radar module 111 of the first unmanned aerial vehicle 110 may set the center frequency Fc based on the control signal provided from the signal processing server 130. Therefore, the transmission frequency (F 1 (t)) of the radar signal output from the transmitter 220 of the first SAR radar module 111 of the first unmanned aerial vehicle 110 is " F 1 ( t) = F c + Bw /T p * t". Here, Bw represents a bandwidth (bandwidth [Hz]), Tp represents a pulse width (Pulsewidth [sec]), and t represents time ([sec]). Furthermore, the waveform generator 210 of the second SAR radar module 12 of the second unmanned aerial vehicle 120 may set the second chirp rate based on a control signal provided from the signal processing server 130 . In addition, the transmitter 220 of the second SAR radar module 121 of the second unmanned aerial vehicle 120 may set the center frequency Fc based on the control signal provided from the signal processing server 130. Therefore, the transmission frequency (F 1 (t)) of the radar signal output from the transmitter 220 of the second SAR radar module 121 of the second unmanned aerial vehicle 120 is " F 2 ( t) = F c - Bw /T p * t".

일 실시예에 있어서, 서버 제어부(340)는 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)의 위치를 설정하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120) 간의 이격 거리를 설정하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.In one embodiment, the server control unit 340 may generate a control signal for setting the positions of the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 . For example, a control signal for setting a separation distance between the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 may be generated.

일 실시예에 있어서, 서버 제어부(340)는 원형 SAR(circular SAR)의 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)의 위치를 설정할 수 있다. 도 4에 있어서, θ 및 dc는 아래의 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.In one embodiment, in the case of circular SAR, the server control unit 340 may set the positions of the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 as shown in FIG. 4 . 4, θ and dc may be defined as in Equation 4 below.

Figure pat00008
Figure pat00008

수학식 4에 있어서, c는 빛의 속도를 나타내고, fc는 중심 주파수([Hz])를 나타내고, R은 무인 비행체와 영상 중심 간의 거리를 나타내고, ρa는 목표 해상도([m])를 나타낸다.In Equation 4, c represents the speed of light, fc represents the center frequency ([Hz]), R represents the distance between the unmanned aerial vehicle and the center of the image, and ρ a represents the target resolution ([m]) .

일 실시예에 있어서, 서버 제어부(340)는 스트립맵(stripmap) SAR의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)의 위치를 설정할 수 있다. 도 5에 있어서, θ 및 ds는 아래의 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.In one embodiment, in the case of a stripmap SAR, the server control unit 340 may set the positions of the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 as shown in FIG. 5 . In FIG. 5 , θ and ds may be defined as in Equation 5 below.

Figure pat00009
Figure pat00009

본 발명에 도시된 흐름도에서 프로세스 단계들, 방법 단계들, 알고리즘들 등이 순차적인 순서로 설명되었지만, 그러한 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들은 임의의 적합한 순서로 작동되도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 다양한 실시예들에서 설명되는 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들의 단계들이 본 발명에서 기술된 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 일부 단계들이 비동시적으로 수행되는 것으로서 설명되더라도, 다른 실시예에서는 이러한 일부 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 도면에서의 묘사에 의한 프로세스의 예시는 예시된 프로세스가 그에 대한 다른 변화들 및 수정들을 제외하는 것을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스 또는 그의 단계들 중 임의의 것이 본 발명의 다양한 실시예들 중 하나 이상에 필수적임을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스가 바람직하다는 것을 의미하지 않는다.Although process steps, method steps, algorithms, etc. are described in sequential order in the flowcharts shown herein, such processes, methods and algorithms may be configured to operate in any suitable order. In other words, the steps of the processes, methods and algorithms described in the various embodiments of the invention need not be performed in the order described herein. Also, although some steps are described as being performed asynchronously, in other embodiments some of these steps may be performed concurrently. Further, illustration of a process by depiction in the drawings does not mean that the illustrated process is exclusive of other changes and modifications thereto, and that any of the illustrated process or steps thereof may be one of various embodiments of the present invention. It is not meant to be essential to one or more, and it does not imply that the illustrated process is preferred.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 SAR 영상을 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 단계 S602에서, 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)는 중심 주파수 및 처프 레이트를 설정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 서버(130)의 서버 제어부(340)는 제1 무인 비행체(110)의 제1 SAR 레이더 모듈(111) 및 제2 무인 비행체(120)의 제2 SAR 레이더 모듈(121) 간의 신호 합성을 위한 중심 주파수 및 처프 레이트를 설정하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 제1 무인 비행체(110)의 제1 SAR 레이더 모듈(111)은 제어 신호에 기초하여 중심 주파수 및 처프 레이트를 설정할 수 있다. 또한, 제2 무인 비행체(120)의 제2 SAR 레이더 모듈(121)은 제어 신호에 기초하여 중심 주파수 및 처프 레이트를 설정할 수 있다.6 is a flowchart illustrating a method of generating a SAR image according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , in step S602, the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 may set a center frequency and a chirp rate. In one embodiment, the server control unit 340 of the signal processing server 130 includes the first SAR radar module 111 of the first unmanned aerial vehicle 110 and the second SAR radar module of the second unmanned aerial vehicle 120 ( 121) may generate a control signal for setting a center frequency and a chirp rate for signal synthesis between the signals. The first SAR radar module 111 of the first unmanned aerial vehicle 110 may set a center frequency and a chirp rate based on a control signal. In addition, the second SAR radar module 121 of the second unmanned aerial vehicle 120 may set the center frequency and chirp rate based on the control signal.

단계 S604에서, 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)는 위치를 설정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 서버(130)의 서버 제어부(340)는 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)의 위치를 설정하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 서버 제어부(340)는 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120) 간의 간격이 "SAL(Synthetic Aperture Length) / 2"가 되도록 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)의 위치를 설정하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)는 제어 신호에 기초하여 위치를 설정할 수 있다.In step S604, the positions of the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 may be set. In one embodiment, the server control unit 340 of the signal processing server 130 may generate a control signal for setting the positions of the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 . For example, the server control unit 340 controls the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 so that the distance between the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 is “Synthetic Aperture Length (SAL) / 2”. A control signal for setting the position of the unmanned aerial vehicle 120 may be generated. Accordingly, the positions of the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 may be set based on the control signal.

단계 S606에서, 제1 무인 비행체(110) 및 제2 무인 비행체(120)는 비디오(video) SAR 임무를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 무인 비행체(110)의 제1 SAR 레이더 모듈(111)은 레이더 신호를 송출하여 제1 반사 신호를 수신하고, 제1 반사 신호에 기초하여 제1 수신 신호를 생성하고, 제1 수신 신호에 대해 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션을 수행하여 제1 전처리 신호를 생성할 수 있다. 또한, 제2 무인 비행체(120)의 제2 SAR 레이더 모듈(121)은 레이더 신호를 송출하여 제2 반사 신호를 수신하고, 제2 반사 신호에 기초하여 제2 수신 신호를 생성하고, 제2 수신 신호에 대해 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션을 수행하여 제2 전처리 신호를 생성할 수 있다. In step S606, the first unmanned aerial vehicle 110 and the second unmanned aerial vehicle 120 may perform a video SAR mission. In one embodiment, the first SAR radar module 111 of the first unmanned aerial vehicle 110 transmits a radar signal to receive a first reflected signal, generates a first received signal based on the first reflected signal, , A first preprocessing signal may be generated by performing polar grid subaperture back-projection on the first received signal. In addition, the second SAR radar module 121 of the second unmanned aerial vehicle 120 transmits a radar signal to receive a second reflected signal, generates a second received signal based on the second reflected signal, and receives the second received signal. A second preprocessing signal may be generated by performing polar grid subaperture back-projection on the signal.

단계 S608에서, 신호 처리 서버(130)는 제1 무인 비행체(110)로부터 제공되는 제1 전처리 신호 및 제2 무인 비행체(120)로부터 제공되는 제2 전처리 신호에 서브애퍼처 합성 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 서버(130)는 제1 무인 비행체(110)로부터 제공되는 제1 전처리 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 제1 합성 신호를 생성할 수 있다. 또한, 신호 처리 서버(130)는 제2 무인 비행체(120)로부터 제공되는 제2 전처리 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 제2 합성 신호를 생성할 수 있다. In step S608, the signal processing server 130 may perform subaperture synthesis processing on the first pre-processed signal provided from the first unmanned aerial vehicle 110 and the second pre-processed signal provided from the second unmanned aerial vehicle 120. there is. In one embodiment, the signal processing server 130 may generate a first synthesized signal by interpolating and adding the first preprocessing signal provided from the first unmanned aerial vehicle 110 to the Cartesian coordinate system image. In addition, the signal processing server 130 may generate a second synthesized signal by interpolating and adding the second preprocessed signal provided from the second unmanned aerial vehicle 120 to the rectangular coordinate system image.

단계 S610에서, 신호 처리 서버(130)는 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호에 기초하여 SAR 영상을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 서버(130)는 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호에 신호 처리를 수행하여 보정하고 보정된 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호를 합성하여 SAR 영상을 생성할 수 있다.In step S610, the signal processing server 130 may generate a SAR image based on the first synthesized signal and the second synthesized signal. In one embodiment, the signal processing server 130 performs signal processing on the first synthesized signal and the second synthesized signal to correct them, and synthesizes the corrected first synthesized signal and the second synthesized signal to generate a SAR image. there is.

위 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 위 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 위 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.Although the above method has been described through specific embodiments, it is also possible to implement the above method as computer readable code on a computer readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices. In addition, the computer-readable recording medium is distributed in computer systems connected through a network, so that computer-readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the above embodiments can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention belongs.

이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 발명의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the technical idea of the present invention has been described by the examples shown in some embodiments and the accompanying drawings, it does not deviate from the technical spirit and scope of the present invention that can be understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. It will be appreciated that various substitutions, modifications and alterations may be made within the range. Moreover, such substitutions, modifications and alterations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100: SAR 시스템, 110: 제1 무인 비행체, 111: 제1 SAR 레이더 모듈, 120: 제2 무인 비행체, 121: 제2 SAR 레이더 모듈, 130: 신호 처리 서버, 210: 파형 발생부, 220: 송신부, 230: SAR 안테나, 240: 수신부, 250: 신호 처리부, 260: 데이터링크 통신부, 270: 제어부, 311: 제1 데이터링크 통신부, 312: 제2 데이터링크 통신부, 321: 제1 서브애퍼처 합성부, 322: 제2 서브애퍼처 합성부, 330: 합성 개구 레이더 신호 합성부, 340: 서버 제어부100: SAR system, 110: first unmanned aerial vehicle, 111: first SAR radar module, 120: second unmanned aerial vehicle, 121: second SAR radar module, 130: signal processing server, 210: waveform generator, 220: transmission unit , 230: SAR antenna, 240: receiver, 250: signal processor, 260: data link communication unit, 270: control unit, 311: first data link communication unit, 312: second data link communication unit, 321: first sub-aperture synthesis unit , 322: second subaperture synthesis unit, 330: synthesis aperture radar signal synthesis unit, 340: server control unit

Claims (29)

SAR(synthetic aperture radar) 시스템으로서,
레이더 신호를 송출하고 표적 등으로부터 반사되는 제1 반사 신호를 수신하고, 상기 제1 반사 신호에 신호 처리를 수행하여 제1 수신 신호를 생성하는 제1 SAR 레이더 모듈을 포함하는 제1 무인 비행체;
상기 레이더 신호를 송출하고 상기 표적 등으로부터 반사되는 제2 반사 신호를 수신하고, 상기 제2 반사 신호에 상기 신호 처리를 수행하여 제2 수신 신호를 생성하는 제2 SAR 레이더 모듈을 포함하는 제2 무인 비행체; 및
상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 처프 레이트(chirp rate) 및 위치를 제어하고, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 각각에 서브애퍼처(subaperture) 합성 처리를 수행하며, 상기 서브애퍼처 합성 처리된 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 합성하여 SAR 영상을 생성하는 신호 처리 서버
를 포함하는 SAR 시스템.As a synthetic aperture radar (SAR) system,
A first unmanned aerial vehicle including a first SAR radar module that transmits a radar signal, receives a first reflected signal reflected from a target, etc., and generates a first received signal by performing signal processing on the first reflected signal;
A second unmanned aerial vehicle including a second SAR radar module configured to transmit the radar signal, receive a second reflected signal reflected from the target, and generate a second received signal by performing the signal processing on the second reflected signal aircraft; and
Controls chirp rates and positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle, performs subaperture synthesis processing on each of the first received signal and the second received signal, A signal processing server generating a SAR image by synthesizing the first received signal and the second received signal subjected to sub-aperture synthesis processing
A SAR system comprising a. 제1항에 있어서, 상기 처프 레이트는 상기 제1 SAR 레이더 모듈과 상기 제2 SAR 모듈 간에 기울기의 부호가 서로 상이한 SAR 시스템.The SAR system according to claim 1, wherein the chirp rates have different signs of slopes between the first SAR radar module and the second SAR module. 제1항에 있어서, 상기 제1 SAR 레이더 모듈 및 상기 제2 SAR 레이더 모듈 각각은
상기 제어 신호에 기초하여 상기 처프 레이트를 설정하고, 상기 처프 레이트에 기초하여 상기 SAR 영상을 획득하기 위한 처프 신호를 생성하는 파형 발생부;
상기 파형 발생부에 연결되고, 상기 처프 신호에 기초하여 상기 레이더 신호를 생성하는 송신부;
상기 송신부에 연결되고, 상기 레이더 신호를 송출하여 반사 신호를 수신하는 SAR 안테나;
상기 SAR 안테나에 연결되고, 상기 반사 신호에 기초하여 수신 신호를 생성하는 수신부;
상기 수신부에 연결되고, 상기 수신 신호에 아날로그 디지털 변환을 수행하고, 상기 디지털 변환된 수신 신호에 전처리를 수행하여 전처리된 신호를 생성하는 신호 처리부;
상기 신호 처리 서버에 연결되고, 상기 전처리된 신호를 상기 신호 처리 서버로 전송하고, 상기 신호 처리 서버로부터 상기 제어 신호를 수신하는 데이터링크 통신부; 및
상기 제어 신호에 기초하여 상기 처프 레이트 및 상기 위치를 설정하는 제어부
를 포함하는 SAR 시스템.The method of claim 1, wherein each of the first SAR radar module and the second SAR radar module
a waveform generator configured to set the chirp rate based on the control signal and generate a chirp signal for obtaining the SAR image based on the chirp rate;
a transmitter connected to the waveform generator and generating the radar signal based on the chirp signal;
a SAR antenna connected to the transmitting unit and transmitting the radar signal to receive a reflected signal;
a receiving unit connected to the SAR antenna and generating a received signal based on the reflected signal;
a signal processor connected to the receiver, performing analog-to-digital conversion on the received signal, and performing preprocessing on the digitally converted received signal to generate a preprocessed signal;
a data link communication unit connected to the signal processing server, transmitting the preprocessed signal to the signal processing server, and receiving the control signal from the signal processing server; and
A controller configured to set the chirp rate and the position based on the control signal
A SAR system comprising a. 제3항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제1 SAR 레이더 모듈 및 상기 제2 SAR 레이더 모듈 각각에 대해 상기 레이더 신호의 중심 주파수를 동일하게 설정하는 SAR 시스템.4. The SAR system of claim 3, wherein the controller sets the same center frequency of the radar signal for each of the first SAR radar module and the second SAR radar module based on the control signal. 제3항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 전처리로서 상기 디지털 변환된 수신 신호의 데이터 양을 감소시키는 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션(polar grid subaperture backprojection) 처리를 수행하는 SAR 시스템.4. The SAR system of claim 3, wherein the signal processing unit performs polar grid subaperture backprojection processing to reduce the data amount of the digitally converted received signal as the preprocessing. 제5항에 있어서, 상기 신호 처리 서버는
상기 제1 무인 비행체로부터 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호를 수신하고, 상기 제어 신호를 상기 제1 무인 비행체로 송신하는 제1 데이터링크 통신부;
상기 제2 무인 비행체로부터 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호를 수신하고, 상기 제어 신호를 상기 제2 무인 비행체로 송신하는 제2 데이터링크 통신부;
상기 제1 데이터링크 통신부에 연결되고, 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호에 상기 서브애퍼처 합성 처리를 수행하여 제1 합성 신호를 생성하는 제1 서브애퍼처 합성부;
상기 제2 데이터링크 통신부에 연결되고, 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호에 상기 서브애퍼처 합성 처리를 수행하여 제2 합성 신호를 생성하는 제2 서브애퍼처 합성부;
상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호에 기초하여 상기 SAR 영상을 생하는 합성 개구 레이더 신호 합성부; 및
상기 제어 신호를 생성하는 서버 제어부
를 포함하는 SAR 시스템.The method of claim 5, wherein the signal processing server
a first data link communication unit for receiving the first received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process from the first unmanned aerial vehicle and transmitting the control signal to the first unmanned aerial vehicle;
a second data link communication unit for receiving the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process from the second unmanned aerial vehicle and transmitting the control signal to the second unmanned aerial vehicle;
a first subaperture synthesizing unit connected to the first data link communication unit and generating a first synthesized signal by performing the subaperture synthesizing process on the first received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process;
a second subaperture synthesizing unit connected to the second data link communication unit and generating a second synthesized signal by performing the subaperture synthesizing process on the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process;
a synthesized aperture radar signal synthesizer generating the SAR image based on the first synthesized signal and the second synthesized signal; and
Server control unit generating the control signal
A SAR system comprising a. 제6항에 있어서, 상기 제1 서브애퍼처 합성부는 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 상기 제1 합성 신호를 생성하는 SAR 시스템.7. The SAR system of claim 6, wherein the first subaperture synthesis unit generates the first synthesis signal by interpolating and adding the polar grid subaperture back-projected first received signal to a Cartesian coordinate system image. 제6항에 있어서, 상기 제2 서브애퍼처 합성부는 상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 상기 제2 합성 신호를 생성하는 SAR 시스템.7. The SAR system of claim 6, wherein the second subaperture synthesis unit generates the second synthesis signal by interpolating and adding the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process to a Cartesian coordinate system image. 제6항에 있어서, 상기 합성 개구 레이더 신호 합성부는 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 보정하고, 상기 보정된 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호를 합성하여 상기 SAR 영상을 생성하는 SAR 시스템.The SAR of claim 6 , wherein the synthesized aperture radar signal synthesizer corrects the first synthesized signal and the second synthesized signal and synthesizes the corrected first synthesized signal and the second synthesized signal to generate the SAR image. system. 제6항에 있어서, 상기 합성 개구 레이더 신호 합성부는
코스트 함수(cost function)를 이용하여 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호 간의 위상 오차를 결정하고,
상기 위상 오차에 기초하여 상기 SAR 영상을 생성하는 SAR 시스템. The method of claim 6, wherein the synthesis aperture radar signal synthesis unit
determining a phase error between the first composite signal and the second composite signal using a cost function;
The SAR system for generating the SAR image based on the phase error. 제6항에 있어서, 상기 서버 제어부는 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체 간의 간격이 "SAL(Synthetic Aperture Length) / 2"가 되도록 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하는 SAR 시스템.The method of claim 6, wherein the server control unit determines the positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle so that a distance between the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle is “Synthetic Aperture Length (SAL) / 2”. The SAR system for generating the control signal to set. 제11항에 있어서, 상기 서버 제어부는 원형 SAR(circular SAR)의 경우
(수학식 1)
Figure pat00010

상기 수학식 1에 기초하여 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하고,
상기 수학식 1에서, c는 빛의 속도를 나타내고, fc는 중심 주파수를 나타내고, R은 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체와 상기 SAR 영상의 중심 간의 거리를 나타내고, ρa는 목표 해상도를 나타내는 SAR 시스템.12. The method of claim 11, wherein the server control unit in the case of a circular SAR (circular SAR)
(Equation 1)
Figure pat00010

generating the control signal for setting the positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle based on Equation 1;
In Equation 1, c represents the speed of light, fc represents the center frequency, R represents the distance between the first UAV and the second UAV and the center of the SAR image, and ρ a is the target resolution A SAR system representing . 제11항에 있어서, 상기 서버 제어부는 스트립맵(stripmap) SAR의 경우
(수학식 2)
Figure pat00011

상기 수학식 2에 기초하여 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하고,
상기 수학식 2에서, c는 빛의 속도를 나타내고, fc는 중심 주파수를 나타내고, R은 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체와 상기 SAR 영상의 중심 간의 거리를 나타내고, ρa는 목표 해상도를 나타내는 SAR 시스템.The method of claim 11, wherein the server control unit in the case of a stripmap SAR
(Equation 2)
Figure pat00011

generating the control signal for setting the positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle based on Equation 2;
In Equation 2, c represents the speed of light, fc represents the center frequency, R represents the distance between the first UAV and the second UAV and the center of the SAR image, and ρ a is the target resolution A SAR system representing . SAR 시스템에서의 SAR 영상 생성 방법으로서,
상기 SAR 시스템의 신호 처리 서버에서, 상기 SAR 시스템의 제1 무인 비행체 및 제2 무인 비행체의 처프 레이트 및 위치를 제어하는 제어 신호를 생성하는 단계;
상기 제1 무인 비행체에서, 제1 SAR 레이더 모듈을 통해 상기 제어 신호에 기초하여 레이더 신호를 송출하고 표적 등으로부터 반사되는 제1 반사 신호를 수신하고, 상기 제1 반사 신호에 신호 처리를 수행하여 제1 수신 신호를 생성하는 단계;
상기 제2 무인 비행체에서, 제2 SAR 레이더 모듈을 통해 상기 제어 신호에 기초하여 상기 레이더 신호를 송출하고 상기 표적 등으로부터 반사되는 제2 반사 신호를 수신하고, 상기 제2 반사 신호에 상기 신호 처리를 수행하여 제2 수신 신호를 생성하는 단계;
상기 신호 처리 서버에서, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 각각에 서브애퍼처 합성 처리를 수행하는 단계; 및
상기 신호 처리 서버에서, 상기 서브애퍼처 합성 처리된 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 합성하여 SAR 영상을 생성하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.As a method for generating a SAR image in a SAR system,
generating, at the signal processing server of the SAR system, control signals for controlling chirp rates and positions of the first and second unmanned aerial vehicles of the SAR system;
In the first unmanned aerial vehicle, a radar signal is transmitted based on the control signal through a first SAR radar module, a first reflection signal reflected from a target is received, and signal processing is performed on the first reflection signal to obtain a first reflection signal. 1 generating a received signal;
In the second unmanned aerial vehicle, the radar signal is transmitted based on the control signal through a second SAR radar module and a second reflection signal reflected from the target is received, and the second reflection signal is subjected to the signal processing. Generating a second received signal by performing;
performing, in the signal processing server, subaperture synthesizing processing on each of the first received signal and the second received signal; and
Generating, in the signal processing server, a SAR image by synthesizing the first received signal and the second received signal subjected to the sub-aperture synthesizing process.
SAR image generation method comprising a. 제14항에 있어서, 상기 처프 레이트는 상기 제1 SAR 레이더 모듈과 상기 제2 SAR 모듈 간에 기울기의 부호가 서로 상이한 SAR 영상 생성 방법.15. The method of claim 14, wherein the chirp rates have different signs of slopes between the first SAR radar module and the second SAR module. 제14항에 있어서, 상기 제1 수신 신호를 생성하는 단계는
상기 제1 SAR 레이더 모듈의 파형 발생부에서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 처프 레이트를 설정하는 단계;
상기 파형 발생부에서, 상기 처프 레이트에 기초하여 상기 SAR 영상을 획득하기 위한 제1 처프 신호를 생성하는 단계;
상기 제1 SAR 레이더 모듈의 송신부에서, 상기 제1 처프 신호에 기초하여 제1 레이더 신호를 생성하는 단계;
상기 제1 SAR 레이더 모듈의 SAR 안테나에서, 상기 제1 레이더 신호를 송출하여 제1 반사 신호를 수신하는 단계;
상기 제1 SAR 레이더 모듈의 수신부에서, 상기 제1 반사 신호에 기초하여 상기 제1 수신 신호를 생성하는 단계;
상기 제1 SAR 레이더 모듈의 신호 처리부에서, 상기 제1 수신 신호에 아날로그 디지털 변환을 수행하는 단계; 및
상기 신호 처리부에서, 상기 디지털 변환된 상기 제1 수신 신호에 전처리를 수행하여 제1 전처리 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.15. The method of claim 14, wherein generating the first received signal
setting the chirp rate based on the control signal in the waveform generator of the first SAR radar module;
generating, in the waveform generator, a first chirp signal for acquiring the SAR image based on the chirp rate;
generating a first radar signal based on the first chirp signal in a transmitter of the first SAR radar module;
Transmitting the first radar signal and receiving a first reflection signal from the SAR antenna of the first SAR radar module;
generating the first received signal based on the first reflected signal in a receiver of the first SAR radar module;
performing analog-to-digital conversion on the first received signal in a signal processing unit of the first SAR radar module; and
Generating, in the signal processing unit, a first preprocessed signal by performing preprocessing on the digitally converted first received signal.
SAR image generation method comprising a. 제16항에 있어서, 상기 디지털 변환된 상기 제1 수신 신호에 전처리를 수행하여 제1 전처리 신호를 생성하는 단계는
상기 디지털 변환된 상기 제1 수신 신호의 데이터 양을 감소시키는 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리를 수행하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.The method of claim 16, wherein generating a first preprocessed signal by performing preprocessing on the digitally converted first received signal
performing polar grid subaperture back-projection processing to reduce the data amount of the digitally converted first received signal;
SAR image generation method comprising a. 제16항에서, 상기 제1 처프 신호에 기초하여 제1 레이더 신호를 생성하는 단계는
상기 제1 레이더 신호의 중심 주파수를 상기 제2 SAR 레이더 모듈과 동일하게 설정하는 단계
를 더 포함하는 SAR 영상 생성 방법.17. The method of claim 16, wherein generating a first radar signal based on the first chirp signal
Setting the center frequency of the first radar signal to be the same as that of the second SAR radar module
SAR image generation method further comprising a. 제16항에 있어서, 상기 제2 수신 신호를 생성하는 단계는
상기 제2 SAR 레이더 모듈의 파형 발생부에서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 처프 레이트를 설정하는 단계;
상기 파형 발생부에서, 상기 처프 레이트에 기초하여 상기 SAR 영상을 획득하기 위한 제2 처프 신호를 생성하는 단계;
상기 제2 SAR 레이더 모듈의 송신부에서, 상기 제2 처프 신호에 기초하여 제2 레이더 신호를 생성하는 단계;
상기 제2 SAR 레이더 모듈의 SAR 안테나에서, 상기 제2 레이더 신호를 송출하여 제2 반사 신호를 수신하는 단계;
상기 제2 SAR 레이더 모듈의 수신부에서, 상기 제2 반사 신호에 기초하여 상기 제2 수신 신호를 생성하는 단계;
상기 제2 SAR 레이더 모듈의 신호 처리부에서, 상기 제2 수신 신호에 아날로그 디지털 변환을 수행하는 단계; 및
상기 신호 처리부에서, 상기 디지털 변환된 상기 제2 수신 신호에 전처리를 수행하여 제2 전처리 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.17. The method of claim 16, wherein generating the second received signal
setting the chirp rate based on the control signal in the waveform generator of the second SAR radar module;
generating a second chirp signal for obtaining the SAR image based on the chirp rate in the waveform generator;
generating a second radar signal based on the second chirp signal in a transmitter of the second SAR radar module;
transmitting the second radar signal and receiving a second reflection signal from the SAR antenna of the second SAR radar module;
generating the second received signal based on the second reflected signal in the receiver of the second SAR radar module;
performing analog-to-digital conversion on the second received signal in a signal processing unit of the second SAR radar module; and
Generating, in the signal processing unit, a second preprocessed signal by performing preprocessing on the digitally converted second received signal.
SAR image generation method comprising a. 제19항에 있어서, 상기 디지털 변환된 상기 제2 수신 신호에 전처리를 수행하여 제2 전처리 신호를 생성하는 단계는
상기 디지털 변환된 상기 제2 수신 신호의 데이터 양을 감소시키는 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리를 수행하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.The method of claim 19, wherein generating a second preprocessed signal by performing preprocessing on the digitally converted second received signal
performing polar grid subaperture back-projection processing to reduce the data amount of the digitally converted second received signal;
SAR image generation method comprising a. 제19항에서, 상기 제2 처프 신호에 기초하여 제2 레이더 신호를 생성하는 단계는
상기 제2 레이더 신호의 중심 주파수를 상기 제1 SAR 레이더 모듈과 동일하게 설정하는 단계
를 더 포함하는 SAR 영상 생성 방법.The method of claim 19, wherein generating a second radar signal based on the second chirp signal
Setting the center frequency of the second radar signal to be the same as that of the first SAR radar module.
SAR image generation method further comprising a. 제19항에 있어서, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 각각에 서브애퍼처 합성 처리를 수행하는 단계는
상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호에 상기 서브애퍼처 합성 처리를 수행하여 제1 합성 신호를 생성하는 단계; 및
상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호에 상기 서브애퍼처 합성 처리를 수행하여 제2 합성 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.20. The method of claim 19, wherein performing subaperture synthesis processing on each of the first received signal and the second received signal comprises:
generating a first composite signal by performing the subaperture synthesis process on the first received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process; and
Generating a second composite signal by performing the subaperture synthesis process on the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process
SAR image generation method comprising a. 제22항에 있어서, 상기 제1 합성 신호를 생성하는 단계는
상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제1 수신 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 상기 제1 합성 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.23. The method of claim 22, wherein generating the first composite signal
Generating the first synthesized signal by interpolating and adding the polar grid subaperture back-projection-processed first received signal to a Cartesian coordinate system image
SAR image generation method comprising a. 제22항에 있어서, 상기 제2 합성 신호를 생성하는 단계는
상기 폴라 그리드 서브애퍼처 백프로젝션 처리된 상기 제2 수신 신호를 직각 좌표계 영상으로 내삽하고 더하여 상기 제2 합성 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.23. The method of claim 22, wherein generating the second composite signal
Generating the second synthesized signal by interpolating and adding the second received signal subjected to the polar grid subaperture back-projection process to a Cartesian coordinate system image
SAR image generation method comprising a. 제22항에 있어서, 상기 SAR 영상을 생성하는 단계는
상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 보정하는 단계; 및
상기 보정된 제1 합성 신호 및 제2 합성 신호를 합성하여 상기 SAR 영상을 생성하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.23. The method of claim 22, wherein generating the SAR image
correcting the first composite signal and the second composite signal; and
Generating the SAR image by synthesizing the corrected first synthesized signal and the second synthesized signal
SAR image generation method comprising a. 제22항에 있어서, 상기 SAR 영상을 생성하는 단계는
코스트 함수를 이용하여 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호 간의 위상 오차를 결정하는 단계; 및
상기 위상 오차에 기초하여 상기 SAR 영상을 생성하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.23. The method of claim 22, wherein generating the SAR image
determining a phase error between the first composite signal and the second composite signal using a cost function; and
Generating the SAR image based on the phase error
SAR image generation method comprising a. 제14항에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는
상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체 간의 간격이 "SAL(Synthetic Aperture Length) / 2"가 되도록 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 SAR 영상 생성 방법.15. The method of claim 14, wherein generating the control signal
Generating the control signal for setting positions of the first and second unmanned aerial vehicles such that a distance between the first and second unmanned aerial vehicles is “Synthetic Aperture Length (SAL) / 2”
SAR image generation method comprising a. 제27항에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는
(수학식 3)
Figure pat00012

원형 SAR의 경우 상기 수학식 3에 기초하여 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 수학식 3에서, c는 빛의 속도를 나타내고, fc는 중심 주파수를 나타내고, R은 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체와 상기 SAR 영상의 중심 간의 거리를 나타내고, ρa는 목표 해상도를 나타내는 SAR 영상 생성 방법.28. The method of claim 27, wherein generating the control signal
(Equation 3)
Figure pat00012

Generating the control signal for setting the positions of the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle based on Equation 3 in the case of circular SAR
including,
In Equation 3, c represents the speed of light, fc represents the center frequency, R represents the distance between the first UAV and the second UAV and the center of the SAR image, and ρ a is the target resolution SAR image generation method representing . 제27항에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는
(수학식 4)
Figure pat00013

스트립맵 SAR의 경우, 상기 수학식 4에 기초하여 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체의 위치를 설정하는 상기 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 수학식 4에서, c는 빛의 속도를 나타내고, fc는 중심 주파수를 나타내고, R은 상기 제1 무인 비행체 및 상기 제2 무인 비행체와 상기 SAR 영상의 중심 간의 거리를 나타내고, ρa는 목표 해상도를 나타내는 SAR 영상 생성 방법.28. The method of claim 27, wherein generating the control signal
(Equation 4)
Figure pat00013

In the case of a strip map SAR, generating the control signal for setting the positions of the first and second unmanned aerial vehicles based on Equation 4 above.
including,
In Equation 4, c represents the speed of light, fc represents the center frequency, R represents the distance between the first UAV and the second UAV and the center of the SAR image, and ρ a is the target resolution SAR image generation method representing .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101259893B1 (en) * 2012-04-05 2013-05-02 국방과학연구소 Synthetic aperture radar
KR20200075858A (en) * 2017-12-11 2020-06-26 레이던 컴퍼니 System and method for composite aperture radar image formation
KR102211580B1 (en) * 2019-10-01 2021-02-03 엘아이지넥스원 주식회사 Method and system for estimating moving target speed using SAR mounted on multi unmanned aerial vehicles

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