KR20230151846A - Scatterometer system for ocean parameters monitoring using detected variable distance - Google Patents

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Abstract

해양변위 관측용 산란계 시스템은 송신출력조정부, 가변오차검출부, 가변관측거리보정부, 측정데이터보정부, 안테나 방사패턴 추출부, 상대보정부, 및 후방산란계수 생성부를 포함한다. 상기 가변오차검출부는 해양관측 자료로부터 가변오차를 생성한다. 상기 가변관측거리 보정부는 상기 가변오차검출부에 연결되며, 원시데이터에 상기 가변오차를 적용하여 가변관측거리에 관한 데이터로 가변보정한다. 상기 측정데이터보정부는 상기 송신출력조정부 및 상기 가변관측거리 보정부에 연결되며, 상기 가변관측거리 보정부로부터 인가받은 상기 가변보정된 데이터 및 기준값 데이터를 이용하여 절대보정된 데이터를 생성한다. 상기 상대보정부는 상기 절대보정된 데이터에 상기 안테나 방사패턴을 적용하여 상대보정된 데이터를 생성한다.The scatterometer system for ocean displacement observation includes a transmission output adjustment unit, a variable error detection unit, a variable observation distance correction unit, a measurement data correction unit, an antenna radiation pattern extraction unit, a relative correction unit, and a backscattering coefficient generation unit. The variable error detection unit generates variable errors from marine observation data. The variable observation distance correction unit is connected to the variable error detection unit, and applies the variable error to raw data to perform variable correction into data related to the variable observation distance. The measurement data correction unit is connected to the transmission output adjustment unit and the variable observation distance correction unit, and generates absolutely corrected data using the variable correction data and reference value data authorized by the variable observation distance correction unit. The relative correction unit generates relative correction data by applying the antenna radiation pattern to the absolute correction data.

Description

가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템 {SCATTEROMETER SYSTEM FOR OCEAN PARAMETERS MONITORING USING DETECTED VARIABLE DISTANCE}Scatterometer system for observing ocean displacement using variable observation distance {SCATTEROMETER SYSTEM FOR OCEAN PARAMETERS MONITORING USING DETECTED VARIABLE DISTANCE}

본 발명은 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)에 가변관측거리를 적용하여 정확성이 향상된 해양변위 관측용 산란계 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance. More specifically, it relates to a scatterometer system for observing ocean displacement with improved accuracy by applying a variable observation distance to FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave).

지구환경조사는 방대한 지역의 지질, 해양, 생태 등을 조사하는 분야로서, 현장조사, 실내실험, 원격탐사 등을 포함한다.Global environmental research is a field that investigates the geology, ocean, and ecology of a vast area and includes field surveys, indoor experiments, and remote sensing.

현장조사는 지표탐사, 보링, 물리탐사 등 직접현장을 방문하여 육안 또는 각종 조사장비를 이용한 조사를 포함한다. 현장조사는 그 정확도가 높기 때문에 현재까지도 정밀측정이 필요한 경우에 널리 사용된다. 실내실험은 현장에서 직접 측정하기 어려운 화학적, 물리적 특성등을 실험실 내의 정밀계측장비를 이용하여 측정한다. 현장조사와 실내실험은 그 정확도가 높은 장점이 있으나, 시간적·공간적 제약으로 인하여 넓은 지역, 원격지, 격오지, 해양 등에 적용하기 쉽지 않다.Field investigation includes inspection using the naked eye or various investigation equipment by visiting the site directly, such as surface exploration, boring, and physical exploration. Because field surveys are highly accurate, they are still widely used in cases where precise measurements are required. Indoor experiments measure chemical and physical properties that are difficult to measure directly in the field using precision measuring equipment within the laboratory. Field surveys and indoor experiments have the advantage of high accuracy, but due to temporal and spatial constraints, they are not easy to apply to large areas, remote areas, remote areas, and the ocean.

최근에는 원격탐사기술의 발달로 인하여 인공위성, 항공기 등을 이용한 원격탐사가 점차 널리 이용되고 있다. 특히, 화산폭발, 지진, 태풍 등의 재난상황이나 빙하, 조수, 파도, 해양오염과 같은 환경모니터링에 있어서 원격탐사가 매우 유용하다.Recently, due to the development of remote sensing technology, remote sensing using satellites, aircraft, etc. has become increasingly widely used. In particular, remote sensing is very useful in disaster situations such as volcanic eruptions, earthquakes, and typhoons, or in environmental monitoring such as glaciers, tides, waves, and marine pollution.

일반적인 원격탐사장비는 인공위성이나 항공기에 탑재된 레이더를 이용한다. 그러나 레이더는 최초에 군사목적으로 개발된 것으로 항공기 등과 같이 움직이는 물체를 감지하는데 장점이 있으나, 파도, 조수, 화산재, 태풍 등 지구환경의 변화를 직접 측정하지 못한다.Common remote sensing equipment uses radar mounted on artificial satellites or aircraft. However, radar was initially developed for military purposes and has the advantage of detecting moving objects such as aircraft, but it cannot directly measure changes in the global environment such as waves, tides, volcanic ash, and typhoons.

종래의 원격탐사방법은 레이더 등의 거리측정기능을 이용하여 지구환경의 변화를 간접적으로 추정한다. 그러나 파도, 조수, 화산재, 태풍 등은 전파반사가 용이하지 않은 해수, 미립자, 구름 등이 실시간으로 변화하는 양상을 보이고 있다. 따라서 종래의 원격탐사방법으로는 다양한 지구환경에 대응하는 원만한 측정이 어렵고 측정값의 신뢰성이 낮다.Conventional remote sensing methods indirectly estimate changes in the global environment using distance measurement functions such as radar. However, waves, tides, volcanic ash, typhoons, etc. show real-time changes in seawater, fine particles, and clouds that do not easily reflect radio waves. Therefore, it is difficult to smoothly measure in response to various global environments using conventional remote sensing methods, and the reliability of measured values is low.

해양변위관측의 특수성, 즉 송신파가 전반사되는 해수면의 특성을 극복하기 위한 연구가 진행되어 왔다.Research has been conducted to overcome the special characteristics of ocean displacement observations, that is, the characteristics of the sea surface where transmitted waves are totally reflected.

대한민국등록특허 제10-1273183호("능동형 다중편파 레이더 시스템의 검보정 방법")의 경우, 다중편파를 이용하여 하나의 송신파만으로 탐지하기 어려운 범위의 목표물을 탐지하는 기술이 개발되었다. 그러나 다중편파를 이용하는 경우, 기존의 FMCW 시스템을 전면적으로 개량하여 다중편파를 송수신하는 시스템으로 변경하여야 한다. 따라서 다중편파 FMCW 시스템을 개발하기 위한 추가적인 비용과 시간이 소요된다.In the case of Republic of Korea Patent No. 10-1273183 (“Method for Calibration of Active Multi-Polarization Radar System”), a technology was developed to detect targets in a range that is difficult to detect with only one transmission wave using multi-polarization. However, when using multiple polarization, the existing FMCW system must be completely improved and changed to a system that transmits and receives multiple polarizations. Therefore, additional cost and time are required to develop a multi-polarization FMCW system.

대한민국등록특허 제10-대한민국등록특허 제10-1784178호("해양변위 관측용 산란계 시스템")의 경우, 전파산란모델과 단축된 지연복조기법을 이용하여 낮은 전파응답특성을 극복하는 기술이 개발되었다. 그러나 해양변위는 실시간으로 변화하며 다양한 노이즈가 존재하기 때문에, 보다 정확한 해양변위 관측기술이 요구된다.In the case of Korea Registered Patent No. 10-Korea Patent No. 10-1784178 (“Scatterometer system for observing ocean displacement”), a technology to overcome low radio wave response characteristics was developed using a radio wave scattering model and a shortened delay demodulation technique. . However, because ocean displacement changes in real time and various noises exist, more accurate ocean displacement observation technology is required.

대한민국등록특허 제10-1273183 (2013. 6. 3.)Republic of Korea Patent No. 10-1273183 (June 3, 2013) 대한민국등록특허 제10-1784178 (2017.9.27.)Republic of Korea Patent No. 10-1784178 (2017.9.27.) 대한민국등록특허 제10-1978555 (2019.5.8.)Republic of Korea Patent No. 10-1978555 (May 8, 2019)

본 발명의 목적은 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)에 가변관측거리를 적용하여 정확성이 향상된 해양변위 관측용 산란계 시스템을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a scatterometer system for observing ocean displacement with improved accuracy by applying a variable observation distance to FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave).

본 발명의 일 실시예에 따른 해양변위 관측용 산란계 시스템은 파형발생기, 송신출력조정부, 분배기, 안테나부재, 믹서, 원시데이터생성부, 기준값저장부, 가변오차검출부, 가변관측거리보정부, 측정데이터보정부, 안테나 방사패턴 추출부, 상대보정부, 및 후방산란계수 생성부를 포함한다. 상기 파형발생기는 송신파와 동일한 파형의 신호를 발생시킨다. 상기 송신출력조정부는 상기 파형발생기에 연결되어 상기 송신파의 송신출력을 조절한다. 상기 분배기는 상기 파형발생기에 연결되며, 상기 파형발생기에서 발생된 상기 신호를 분배하여 분배신호를 생성한다. 상기 안테나부재는 상기 분배기에 연결되며, 상기 분배신호를 상기 송신파로 하여 해수면을 향하여 송신하고, 상기 송신파가 상기 해수면으로부터 반사되는 수신파를 수신한다. 상기 믹서는 상기 분배기 및 상기 안테나부재에 연결되며, 상기 분배기에 의해 분배된 신호 및 상기 수신파를 혼합한다. 상기 원시데이터생성부는 상기 믹서에 연결되며, 상기 믹서로부터 인가받은 상기 분배신호와 상기 수신파를 이용하여 원시데이터를 생성한다. 상기 기준값저장부는 상기 원시데이터생성부에 연결되며, 기준값 데이터를 저장한다. 상기 가변오차검출부는 해양관측 자료로부터 가변오차를 생성한다. 상기 가변관측거리 보정부는 상기 가변오차검출부 및 상기 원시데이터생성부에 연결되며, 상기 원시데이터에 상기 가변오차를 적용하여 가변관측거리에 관한 데이터로 가변보정한다. 상기 측정데이터보정부는 상기 송신출력조정부, 상기 기준값저장부, 및 상기 가변관측거리 보정부에 연결되며, 상기 가변관측거리 보정부로부터 인가받은 상기 가변보정된 데이터 및 상기 기준값저장부로부터 인가받은 상기 기준값 데이터를 이용하여 절대보정된 데이터를 생성한다. 상기 안테나 방사패턴 추출부는 상기 원시데이터생성부에 연결되며 상기 송신파가 상기 원시데이터로부터 상기 해수면에 투영되는 영역, 상기 해수면 상의 각 위치에서 측정된 상기 수신파의 왜곡특성, 및 보정계수를 포함하는 안테나 방사패턴을 출력한다. 상기 상대보정부는 상기 측정데이터보정부 및 상기 안테나 방사패턴 추출부에 연결되며, 상기 절대보정된 데이터에 상기 안테나 방사패턴을 적용하여 상대보정된 데이터를 생성한다. 상기 후방산란계수 생성부는 상기 상대보정부에 연결되며, 상기 상대보정된 데이터를 정규화하여 후방산란계수를 생성한다.The scatterometer system for observing ocean displacement according to an embodiment of the present invention includes a waveform generator, a transmission output adjuster, a distributor, an antenna member, a mixer, a raw data generator, a reference value storage unit, a variable error detection unit, a variable observation distance correction unit, and measurement data. It includes a correction unit, an antenna radiation pattern extraction unit, a relative correction unit, and a backscattering coefficient generation unit. The waveform generator generates a signal with the same waveform as the transmitted wave. The transmission output adjusting unit is connected to the waveform generator and adjusts the transmission output of the transmission wave. The distributor is connected to the waveform generator and distributes the signal generated by the waveform generator to generate a distribution signal. The antenna member is connected to the distributor, transmits the distribution signal as the transmission wave toward the sea surface, and receives a reception wave in which the transmission wave is reflected from the sea surface. The mixer is connected to the distributor and the antenna member, and mixes the signal distributed by the distributor and the received wave. The raw data generator is connected to the mixer and generates raw data using the distribution signal and the received wave received from the mixer. The reference value storage unit is connected to the raw data generator and stores reference value data. The variable error detection unit generates variable errors from marine observation data. The variable observation distance correction unit is connected to the variable error detection unit and the raw data generation unit, and applies the variable error to the raw data to perform variable correction into data related to the variable observation distance. The measurement data correction unit is connected to the transmission output adjustment unit, the reference value storage unit, and the variable observation distance correction unit, and the variable correction data received from the variable observation distance correction unit and the reference value received from the reference value storage unit. Absolutely corrected data is created using the data. The antenna radiation pattern extractor is connected to the raw data generator and includes an area where the transmitted wave is projected onto the sea level from the raw data, a distortion characteristic of the received wave measured at each location on the sea level, and a correction coefficient. Outputs the antenna radiation pattern. The relative correction unit is connected to the measurement data correction unit and the antenna radiation pattern extraction unit, and generates relative correction data by applying the antenna radiation pattern to the absolute correction data. The backscattering coefficient generating unit is connected to the relative correction unit and generates a backscattering coefficient by normalizing the relative corrected data.

일 실시예에서, 상기 원시데이터생성부는 전파응답특성(svv)으로 [식 1] 및 [식 2]와 같이 송신신호 데이터(Vt), 수신신호 원시데이터(Vr), 측정데이터(uvv), 거리감쇄(1/r2), 위상성분(e-j2kr), 및 송수신경로 신호감쇄(rt)의 식으로 나타낼 수 있다.In one embodiment, the raw data generator generates transmission signal data (V t ), received signal raw data (V r ), and measurement data (u) as shown in [Equation 1] and [Equation 2] with radio wave response characteristics (s vv ). vv ), distance attenuation (1/r 2 ), phase component (e -j2kr ), and transmit/receive signal attenuation (rt).

[식 1][Equation 1]

[식 2][Equation 2]

일 실시예에서, 상기 원시데이터생성부는 상기 해수면으로부터 반사되는 상기 수신파에 실제 관측거리(r2)를 적용하여 [식 3]과 같이 해수면으로 향하는 송신신호 데이터(Vt,sea), 해수면으로부터 반사되는 수신신호 데이터(Vr2)와, 관측거리(r2)에 비례하는 거리감쇄(1/r2 2)와 위상성분(e-j2kr2)을 통하여 구해진 데이터에 송신파(2) 및 수신파(4)의 송수신 경로에 의한 신호감쇄(rt)를 반영하여 원시데이터(Svv,sea)를 생성할 수 있다.In one embodiment, the raw data generator applies the actual observation distance (r 2 ) to the received wave reflected from the sea surface to generate transmission signal data (V t,sea ) heading to the sea surface as in [Equation 3], from the sea surface. Transmitted wave (2) and received wave in data obtained through reflected received signal data (V r2 ), distance attenuation (1/r 2 2 ) and phase component (e -j2kr2 ) proportional to observation distance (r 2 ) Raw data (S vv, sea ) can be generated by reflecting the signal attenuation (rt) by the transmission and reception path in (4).

[식 3][Equation 3]

일 실시예에서, 상기 기준값저장부에 저장되는 기준값 데이터는 상기 해수면 상에 배치된 금속구에 관하여 생성된 기준값데이터일 수 있다. 상기 기준값저장부는 상기 송신파의 레이더 유효 반사면적을 더 저장할 수 있다. 상기 기준값저장부에 저장되는 기준값 데이터는 상기 해수면 상에 배치된 삼각수동전파반사기에 관하여 생성된 기준값데이터일 수 있다. 상기 기준값저장부는 상기 금속구에 관한 상기 레이더 유효 반사면적에 추가하여 상기 삼각수동전파반사기에 관한 레이더 유효 반사면적을 더 저장하고, 상기 측정데이터보정부는 상기 금속구에 관한 상기 레이더 유효 반사면적과 상기 삼각수동전파반사기에 관한 상기 레이더 유효 반사면적을 비교하여 상기 보정계수를 생성할 수 있다In one embodiment, the reference value data stored in the reference value storage unit may be reference value data generated regarding a metal sphere placed on the sea level. The reference value storage unit may further store the radar effective reflection area of the transmitted wave. The reference value data stored in the reference value storage unit may be reference value data generated with respect to a triangular passive radio reflector placed on the sea level. The reference value storage unit further stores the radar effective reflection area regarding the triangular passive radio reflector in addition to the radar effective reflection area regarding the metal sphere, and the measurement data correction unit stores the radar effective reflection area relating to the metal sphere and the radar effective reflection area relating to the metal sphere. The correction coefficient can be generated by comparing the radar effective reflection area with respect to the triangular passive radio reflector.

일 실시예에서, 상기 해수면 상에 배치된 상기 금속구에 관한 상기 기준값데이터는 상기 원시데이터생성부에 응답특성이 알려진 금속구(sphere)로 향하는 송신신호 데이터(Vt,sph), 금속구로부터 반사되는 수신신호 데이터(Vr1), 안테나부재(100)와 금속구 사이의 거리(r1), 및 상기 금속구의 전파응답특성(Svv,sph)을 [식 4]에 적용하여, 거리감쇄(1/r1 2)와 위상성분(e-j2kr1)을 통하여 구해진 데이터에 송신파 및 수신파의 송수신 경로에 의한 신호감쇄(rt)를 반영하여 기준값 데이터(svv,sph)를 생성할 수 있다.In one embodiment, the reference value data regarding the metal sphere disposed on the sea level is transmission signal data (V t,sph ) directed to a metal sphere whose response characteristics are known to the raw data generator, from the metal sphere. By applying the reflected received signal data (V r1 ), the distance between the antenna member 100 and the metal sphere (r 1 ), and the radio wave response characteristics (S vv, sph ) of the metal sphere to [Equation 4], distance attenuation Reference value data (s vv, sph ) can be generated by reflecting the signal attenuation (rt) due to the transmission and reception paths of the transmitted and received waves in the data obtained through (1/r 1 2 ) and the phase component (e -j2kr1 ). there is.

[식 4][Equation 4]

일 실시예에서, 상기 기준값저장부는 상기 금속구에 의한 신호감쇄(rt)를 [식 3]으로부터 [식 5]로 정리할 수 있다.In one embodiment, the reference value storage unit can organize the signal attenuation (rt) caused by the metal sphere from [Equation 3] to [Equation 5].

[식 5][Equation 5]

일 실시예에서, 상기 가변오차검출부는 상기 해양관측자료로부터 조석변화를 추출하여 상기 가변오차를 검출할 수 있다. 상기 가변오차검출부는 상기 송신파의 입사각이 0도인 상태에서 측정된 거리정보로부터 상기 가변오차를 결정할 수 있다.In one embodiment, the variable error detection unit may detect the variable error by extracting tidal changes from the ocean observation data. The variable error detection unit may determine the variable error from distance information measured when the incident angle of the transmission wave is 0 degrees.

일 실시예에서, 상기 가변관측거리 보정부는 [식 6]과 같이 상기 원시데이터(svv,r2)에 상기 가변관측거리(r2+δr)를 적용하여 상기 가변보정된 데이터(svv,cal1)를 생성할 수 있다.In one embodiment, the variable observation distance correction unit applies the variable observation distance (r 2 + δr ) to the raw data (s vv, r2 ) as in [Equation 6] to obtain the variable correction data (s vv, cal1) . ) can be created.

[식 6][Equation 6]

일 실시예에서, 상기 측정데이터보정부는 상기 가변관측거리의 거리감쇄성분과 위상성분에 수신파성분, 송신파성분 및 상기 기준값 데이터를 곱하여 상기 절대보정된 원시데이터를 생성할 수 있다.In one embodiment, the measurement data correction unit may generate the absolutely corrected raw data by multiplying the distance attenuation component and phase component of the variable observation distance by the received wave component, the transmitted wave component, and the reference value data.

일 실시예에서, 상기 측정데이터보정부는 [식 7]과 같이 기준거리(r1) 대비 가변관측거리(r2+δr)의 거리감쇄성분((r2+δr)2/r1 2)과 위상성분(e-j2k(r1-r2-δr))에 수신파성분(Vr,sea/Vr,sph), 송신파성분(Vt,sph/Vt,sea), 및 기준값 데이터(svv,sph)을 곱하여 절대보정된 데이터(svv,STCT)를 생성할 수 있다.In one embodiment, the measurement data correction unit calculates the distance attenuation component ((r 2 + δr ) 2 /r 1 2 ) of the variable observation distance (r 2 + δr ) compared to the reference distance (r 1 ) as shown in [Equation 7] Phase component (e -j2k(r1-r2-δr) ), received wave component (V r,sea /V r,sp h), transmitted wave component (V t,sph /V t,sea ), and reference value data ( Absolutely corrected data (s vv, STCT) can be generated by multiplying s vv, sph).

[식 7][Equation 7]

일 실시예에서, 상기 측정데이터보정부는 상기 송신출력조정부를 제어하여 상기 송신파의 송신출력을 상기 기준값저장부에 저장된 상기 기준값데이터의 송신출력과 동일하도록 하여 [식 8]과 같이 송신파성분(Vt,sph/Vt,sea)이 1인 상기 절대보정된 데이터(svv,STCT)를 생성할 수 있다.In one embodiment, the measurement data correction unit controls the transmission output adjustment unit to make the transmission output of the transmission wave equal to the transmission output of the reference value data stored in the reference value storage unit to obtain the transmission wave component ( The absolutely corrected data (s vv,STCT ) where V t,sph /V t,sea ) is 1 can be generated.

[식 8][Equation 8]

일 실시예에서, 상기 상대보정부는 상기 절대보정된 데이터를 상기 해수면이 투영된 영역 상의 화소별로 상기 왜곡특성 및 상기 보정계수를 적용하여 합산하고 상기 해수면에 투영된 영역의 면적으로 나눠서 상기 상대보정된 데이터를 생성할 수 있다.In one embodiment, the relative correction unit adds the absolute correction data by applying the distortion characteristic and the correction coefficient to each pixel on the area where the sea level is projected, divides it by the area of the area projected on the sea level, and calculates the relative correction. Data can be generated.

일 실시예에서, 상기 상대보정부는 [식 9]와 같이 일 실시예에서,상대보정부(270)는 해수면 상의 각 화소별(또는 위치)(xi,yj)로 절대보정 데이터(svv,STCT)에 안테나 빔 패턴에 의한 왜곡특성(D) 및 보정계수(a)를 적용하여 합산하고, 안테나 패턴이 해수면에 투영된 영역(Aill)으로 나눠서 상대보정된 데이터(S°vv,sea)를 구할 수 있다.In one embodiment, the relative correction unit 270 calculates absolute correction data (s vv ) for each pixel (or position) (x i , y j ) on the sea level as shown in [Equation 9]. ,STCT ), the distortion characteristics (D) and correction coefficient (a) due to the antenna beam pattern are applied and added, and the relative correction data (S° vv,sea ) is divided by the area where the antenna pattern is projected onto the sea level (A ill ). ) can be obtained.

[식 9][Equation 9]

일 실시예에서, 상기 후방산란계수 생성부는 상기 상대보정부로부터 인가받은 상기 상대보정된 데이터(S°vv,sea)를 정규화하여 상기 후방산란계수를 생성할 수 있다.In one embodiment, the backscattering coefficient generator may generate the backscattering coefficient by normalizing the relatively corrected data (S° vv,sea ) received from the relative correction unit.

[식 10][Equation 10]

상기와 같은 본 발명에 따르면, 가변관측거리 보정부는 가변오차(δr)를 이용하여 조석(tide)변화를 포함한 해양관측 자료로 인한 오차를 보정하여 해양변위 관측용 산란계 시스템의 오차가 감소한다.According to the present invention as described above, the variable observation distance correction unit uses variable error ( δr ) to correct errors due to ocean observation data including tide changes, thereby reducing the error of the scatterometer system for observing ocean displacement.

측정데이터 보정부가 기준값저장부로부터 인가받은 기준값 데이터(svv,sph) 및 신호감쇄(rt)를 이용하여 절대보정과정(Single Target Calibration Technique; STCT)을 추가로 수행한다. 또한, 측정데이터 보정부 및 송신출력조정부는 해수면으로 송신되는 송신파의 송신출력(Vt,sea)을 금속구에 대응되는 기준값 송신출력(Vt,sph)과 동일하도록 조절하여 별도의 송신신호 측정 없이 간섭신호가 동일한 측정조건(금속구/해수면)에서 외부영향이 제거되어 해양변위 관측용 산란계 시스템의 오류가 감소한다.The measurement data correction unit additionally performs an absolute calibration process (Single Target Calibration Technique; STCT) using the reference value data (s vv, sph ) and signal attenuation (rt) received from the reference value storage unit. In addition, the measurement data correction unit and the transmission output adjustment unit adjust the transmission output (V t, sea ) of the transmission wave transmitted to the sea surface to be equal to the reference value transmission output (V t, sph ) corresponding to the metal sphere, thereby generating a separate transmission signal. The error of the scatterometer system for observing ocean displacement is reduced by eliminating external influences under the same measurement conditions (metal sphere/sea surface) where the interference signal is the same without measurement.

또한, 상대보정부가 해수면에 투영된 영역(Aill), 해수면 상의 각 위치(xi,yj)에서 측정된 안테나 패턴에 의한 왜곡특성(D), 보정계수(a)를 이용하여 상대보정과정을 수행한다.In addition, the relative correction process uses the area where the relative correction unit is projected onto the sea level (A ill ), the distortion characteristic (D) due to the antenna pattern measured at each position (x i , y j ) on the sea surface, and the correction coefficient (a). Perform.

따라서, 가변오차(δr)를 이용한 보정, 기준값과 비교하는 절대보정, 및 안테나 패턴에 의한 왜곡특성을 보정하는 상대보정을 복합적으로 수행하여 해수면 후방산란계수 측정의 정확도가 향상된다.Therefore, the accuracy of sea level backscattering coefficient measurement is improved by performing a combination of correction using variable error ( δr ), absolute correction for comparing with the reference value, and relative correction for correcting the distortion characteristics due to the antenna pattern.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변관측거리를 이용한 해양변위관측용 산란계 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가변관측거리를 이요한 해양변위관측용 산란계 시스템이 이어도 해양기지에 설치된 상태를 나타내는 이미지이다.
도 3은 도 1에 도시된 가변오차검출부에 의해 생성된 가변관측거리를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템을 나타내는 이미지이다.
도 5는 송신파의 입사각이 0도인 상태에서 측정된 거리정보(range profile)와 조석변화를 일자별로 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 5의 측정을 위한 송신파 간섭신호를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 5의 반사파에 의한 후방산란신호를 나타내는 그래프이다.
도 8 내지 도 13은 입사각이 0°에서 50°까지 10°간격으로 변화하였을 때 보정없이 측정된 후방산란계수 및 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수를 나타낸다.
도 14는 풍속이 높을 때 보정없이 측정된 후방산란계수 및 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수를 나타낸다.
도 15는 풍속이 낮을 때 이론적 산란모델(Integral Equation scattering Model; IEM)의 수직편파(VV)/수평편파(HH)에 의한 후방산란계수 및 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수를 나타낸다.
Figure 1 is a block diagram showing a scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an image showing the state in which the scattering system for ocean displacement observation using the variable observation distance shown in Figure 1 is installed at the Ieodo Marine Base.
FIG. 3 is a graph showing the variable observation distance generated by the variable error detection unit shown in FIG. 1.
Figure 4 is an image showing a scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1.
Figure 5 is a graph showing range profile and tidal changes by date measured when the incident angle of the transmitted wave is 0 degrees.
FIG. 6 is a graph showing the transmission wave interference signal for the measurement of FIG. 5.
Figure 7 is a graph showing the backscattered signal caused by the reflected wave of Figure 5.
Figures 8 to 13 show the backscatter coefficient measured without correction when the angle of incidence changes from 0° to 50° at 10° intervals, and the backscatter coefficient measured in a scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1. It represents a number.
Figure 14 shows the backscattering coefficient measured without correction when the wind speed is high and the backscattering coefficient measured in a scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1.
Figure 15 is for ocean displacement observation using the backscattering coefficient by vertical polarization (VV)/horizontal polarization (HH) of the theoretical scattering model (Integral Equation scattering Model (IEM)) and the variable observation distance shown in Figure 1 when the wind speed is low. Indicates the backscattering coefficient measured in the laying hen system.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the attached drawings, the dimensions of the structures are enlarged from the actual size for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 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. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, 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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Additionally, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변관측거리를 이용한 해양변위관측용 산란계 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가변관측거리를 이요한 해양변위관측용 산란계 시스템이 이어도 해양기지에 설치된 상태를 나타내는 이미지이다.Figure 1 is a block diagram showing a scattering meter system for ocean displacement observation using a variable observation distance according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing a scattering meter system for ocean displacement observation using a variable observation distance shown in Figure 1. This is an image showing the state of installation at the marine base.

도 1 및 도 2를 참조하면, 가변관측거리를 이용한 해양변위관측용 산란계 시스템은 안테나부재(100), 파형발생기(150), 송신출력조정부(160), 분배기(170), 믹서(205), 원시데이터생성부(210), 기준값저장부(220), 가변오차검출부(230), 가변관측거리 보정부(240), 측정데이터 보정부(250), 안테나 방사패턴 추출부(260), 상대보정부(270), 후방산란계수 생성부(280), 및 출력부(290)를 포함한다. 일 실시예에서, 가변관측거리를 이용한 해양변위관측용 산란계 시스템은 이어도 해양기지와 같은 해수면 상의 기지에 설치될 수 있다. 다른 실시예에서, 가변관측거리를 이용한 해양변위관측용 산란계 시스템은 항공기, 드론, 등의 비행체에 탑재되거나, 해안가의 육상시설물 상에 설치될 수도 있다.Referring to Figures 1 and 2, the scatterometer system for ocean displacement observation using a variable observation distance includes an antenna member 100, a waveform generator 150, a transmission output adjuster 160, a distributor 170, a mixer 205, Raw data generation unit 210, reference value storage unit 220, variable error detection unit 230, variable observation distance correction unit 240, measurement data correction unit 250, antenna radiation pattern extraction unit 260, relative information It includes a government unit 270, a backscattering coefficient generator 280, and an output unit 290. In one embodiment, a scattering system for ocean displacement observation using a variable observation distance may be installed at a base on the sea level, such as the Ieodo Marine Base. In another embodiment, a scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance may be mounted on a flying vehicle such as an aircraft, drone, or installed on a land facility on the coast.

안테나부재(100)는 해수면으로 송신파(2)로 송신하고, 해수면으로부터 반사되는 수신파(4)를 수신한다. 본 실시예에서, 안테나부재(100)는 송신안테나(110), 수신안테나(120), 및 구동부(130)를 포함한다.The antenna member 100 transmits a transmission wave (2) to the sea surface and receives a reception wave (4) reflected from the sea surface. In this embodiment, the antenna member 100 includes a transmitting antenna 110, a receiving antenna 120, and a driving unit 130.

본 실시예에서, 안테나부재(100)는 송신안테나(110)와 수신안테나(120)를 포함한다. 다른 실시예에서, 안테나부재(100)가 하나의 안테나만을 포함하고, 하나의 안테나를 통해서 송신파(2)의 송신과 수신파(4)의 수신이 함께 이루어질 수도 있다.In this embodiment, the antenna member 100 includes a transmitting antenna 110 and a receiving antenna 120. In another embodiment, the antenna member 100 includes only one antenna, and transmission of the transmission wave 2 and reception of the reception wave 4 may be performed simultaneously through one antenna.

송신안테나(110)는 파형발생기(150)로부터 발생된 신호를 송신파(2)로 송신한다. 예를 들어, 파형발생기(150)는 톱니파(S_sawtooth)를 생성할 수 있다.The transmission antenna 110 transmits the signal generated from the waveform generator 150 as a transmission wave (2). For example, the waveform generator 150 may generate a sawtooth wave (S_sawtooth).

수신안테나(120)는 송신파(2)가 해수면으로부터 반사되어 생성되는 수신파(4)를 수신한다.The receiving antenna 120 receives the receiving wave 4 generated by reflection of the transmitted wave 2 from the sea surface.

구동부(130)는 송신안테나(110) 및 수신안테나(120)와 연결되어 송신안테나(110) 및 수신안테나(120)의 송수신방향을 제어한다. 예를 들어 구동부(130)는 송신안테나(110) 및 수신안테나(120)의 송수신방향을 해수면에 수직한 방향을 기준으로 0도부터 50도까지 10도간격으로 변경시킬 수 있다. 관련분야의 당업자라면 구동부(130)의 구동방향 및 간격은 대상물체에 따라 자유롭게 변형될 수 있다는 사실을 알 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 구동부(130)가 생략될 수도 있다.The driving unit 130 is connected to the transmitting antenna 110 and the receiving antenna 120 and controls the transmission and reception directions of the transmitting antenna 110 and the receiving antenna 120. For example, the driver 130 can change the transmission and reception directions of the transmission antenna 110 and the reception antenna 120 from 0 degrees to 50 degrees at 10-degree intervals based on the direction perpendicular to the sea level. Those skilled in the art will know that the driving direction and spacing of the driving unit 130 can be freely changed depending on the target object. In another embodiment, the driving unit 130 may be omitted.

안테나부재(100)가 해수면으로부터 40미터 이내의 거리에 배치되는 경우, 송수신방향이 해수면에 수직한 방향을 기준으로 70도를 넘어가게 되면 안테나부재(100)와 해수면 사이의 거리가 120미터를 넘게 된다. 송수신방향이 해수면에 수직한 방향을 기준으로 70도를 넘는 상태에서 안테나부재(100)와 해수면 사이의 거리가 120미터를 넘어가게 되면, 수신파(4)의 감도가 급격히 저하되고 오차가 증가한다.When the antenna member 100 is placed at a distance of less than 40 meters from the sea level, if the transmission/reception direction exceeds 70 degrees based on the direction perpendicular to the sea level, the distance between the antenna member 100 and the sea level exceeds 120 meters. do. If the distance between the antenna member 100 and the sea level exceeds 120 meters while the transmission/reception direction exceeds 70 degrees based on the direction perpendicular to the sea level, the sensitivity of the received wave 4 rapidly decreases and the error increases. .

구동부(130)는 구동모터(도시되지 않음) 및 구동회로(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 별도의 구동부 없이 수작업으로 송신안테나(110) 및 수신안테나(120)의 송수신방향을 조절할 수도 있다.The driving unit 130 may include a driving motor (not shown) and a driving circuit (not shown). In another embodiment, the transmission and reception directions of the transmission antenna 110 and the reception antenna 120 may be adjusted manually without a separate driving unit.

파형발생기(150)는 송신파(2)와 동일한 파형의 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 파형발생기(150)는 시간에 따라 주파수가 일정하게 증가하다가 소정의 주기마다 주파수가 초기회되는 톱니파(S_sawtooth)를 발생시킬 수 있다.The waveform generator 150 generates a signal with the same waveform as the transmission wave 2. For example, the waveform generator 150 may generate a sawtooth wave (S_sawtooth) whose frequency increases uniformly over time and then resets at a predetermined period.

송신출력조정부(160)는 파형발생기(150) 및 측정데이터 보정부(250)에 연결되어 송신출력을 조절한다. 구체적으로, 송신출력조정부(160)는 해수면으로 송신되는 송신파(2)의 송신출력(Vt,sea) 및 기준값 송신출력(Vt,sph)을 조절한다. 예를 들어, 송신출력조정부(160)는 해수면으로 송신되는 송신파(2)의 송신출력(Vt,sea) 및 기준값 송신출력(Vt,sph)을 조절할 수 있다.The transmission output adjustment unit 160 is connected to the waveform generator 150 and the measurement data correction unit 250 to adjust the transmission output. Specifically, the transmission output adjustment unit 160 adjusts the transmission power (V t,sea ) and the reference value transmission power (V t,sph ) of the transmission wave 2 transmitted to the sea surface. For example, the transmission power adjustment unit 160 can adjust the transmission power (V t,sea ) and the reference value transmission power (V t,sph ) of the transmission wave 2 transmitted to the sea surface.

분배기(170)는 파형발생기(150) 및 안테나부재(100)와 연결된다. 분배기(170)는 파형발생기(150)에서 생성된 신호를 분배하여 안테나부재(100) 및 믹서(205)로 전달한다.The distributor 170 is connected to the waveform generator 150 and the antenna member 100. The distributor 170 distributes the signal generated by the waveform generator 150 and delivers it to the antenna member 100 and the mixer 205.

믹서(205)는 분배기(170)를 통해서 전달받은 분배신호와 안테나부재(100)로부터 인가받은 수신파(4)를 혼합하여 원시데이터생성부(210)로 전달한다.The mixer 205 mixes the distribution signal received through the distributor 170 and the received wave 4 received from the antenna member 100 and transmits it to the raw data generator 210.

원시데이터생성부(210)는 믹서(205), 기준값저장부(220), 가변오차검출부(240), 및 안테나 방사패턴 추출부(260)와 연결된다. 원시데이터생성부(210)는 믹서(205)로부터 인가받은 분배신호와 수신파(4)를 이용하여 원시데이터를 생성한다.The raw data generation unit 210 is connected to the mixer 205, the reference value storage unit 220, the variable error detection unit 240, and the antenna radiation pattern extraction unit 260. The raw data generator 210 generates raw data using the distribution signal received from the mixer 205 and the received wave 4.

원시데이터생성부(210)에 의해 생성되는 원시데이터는 전파응답특성(svv)으로 [식 1]과 같이 송신신호 데이터(Vt), 수신신호 원시데이터(Vr), 측정데이터(uvv), 거리감쇄(1/r2), 위상성분(e-j2kr), 및 송수신경로 신호감쇄(rt)의 식으로 나타낸다. 본 실시예에서, 원시데이터는 전파응답특성을 포함하는 데이터를 의미한다.The raw data generated by the raw data generator 210 is a radio wave response characteristic (s vv ), and is composed of transmitted signal data (V t ), received signal raw data (V r ), and measurement data (u vv) as shown in [Equation 1]. ), distance attenuation (1/r 2 ), phase component (e -j2kr ), and transmit/receive signal attenuation (rt). In this embodiment, raw data refers to data including radio wave response characteristics.

[식 1][Equation 1]

[식 1]을 원시데이터(Svv)의 형태로 정리하면 원시데이터생성부(210)에 의해 생성되는 원시데이터(Svv)는 [식 2]와 같이 나타낸다.If [Equation 1] is organized in the form of raw data (S vv ), the raw data (S vv ) generated by the raw data generator 210 is expressed as [Equation 2].

[식 2][Equation 2]

원시데이터생성부(210)는 실제 해수면 관찰에 의한 관측 및/또는 이론적 응답특성이 알려진 기준물체(예, 금속구)에 의한 기준값 데이터를 생성할 수 있다.The raw data generator 210 may generate reference value data based on observations based on actual sea level observations and/or reference objects with known theoretical response characteristics (e.g., metal spheres).

일 실시예에서, 원시데이터생성부(210)는 송신파(2) 및 수신파(4)가 해수면으로부터 반사되어 관측되는 실제 관측거리(r2)를 적용한다. 실제 관측거리(r2)는 안테나부재(100)와 해수면 상의 관측지점 사이의 거리를 나타낸다. 원시데이터생성부(210)에 실제 관측거리(r2)를 적용하면 [식 3]과 같이 해수면으로 향하는 송신신호 데이터(Vt,sea), 해수면으로부터 반사되는 수신신호 데이터(Vr2)와, 관측거리(r2)에 비례하는 거리감쇄(1/r2 2)와 위상성분(e-j2kr2)을 통하여 구해진 데이터에 송신파(2) 및 수신파(4)의 송수신 경로에 의한 신호감쇄(rt)를 반영하여 원시데이터(Svv,sea)를 생성한다.In one embodiment, the raw data generator 210 applies the actual observation distance (r 2 ) at which the transmitted wave 2 and the received wave 4 are observed by reflecting from the sea surface. The actual observation distance (r 2 ) represents the distance between the antenna member 100 and the observation point on the sea level. When the actual observation distance (r 2 ) is applied to the raw data generator 210, the transmission signal data (V t,sea ) heading toward the sea surface, the reception signal data (V r2 ) reflected from the sea surface, as shown in [Equation 3], Signal attenuation ( _ rt) is reflected to generate raw data (S vv, sea ).

[식 3][Equation 3]

일 실시예에서, 원시데이터생성부(210)는 송싱파(2) 및 수신파(4)가 이론적 응답특성이 알려진 금속구(sphere)로 향하는 송신신호 데이터(Vt,sph), 금속구로부터 반사되는 수신신호 데이터(Vr1), 안테나부재(100)와 금속구 사이의 거리(r1)를 원시데이터생성부(210)에 기준값 관측거리(r1)를 적용하여 기준값 데이터(svv,sph)를 생성한다. 원시데이터생성부(210)는 [식 4]과 같이 거리감쇄(1/r1 2)와 위상성분(e-j2kr1)을 통하여 구해진 데이터에 송신파(2) 및 수신파(4)의 송수신 경로에 의한 신호감쇄(rt)를 반영하여 기준값 데이터(svv,sph)를 생성하여 기준값저장부(220)에 저장한다.In one embodiment, the raw data generator 210 transmits the transmitted signal data (V t,sph ) where the transmitted wave 2 and the received wave 4 are directed to a metal sphere with known theoretical response characteristics, from the metal sphere. The reflected received signal data (V r1 ) and the distance (r 1 ) between the antenna member 100 and the metal sphere are applied to the raw data generator 210 as a reference value observation distance (r 1 ) to generate reference value data (s vv, sph ). The raw data generator 210 generates the transmission and reception paths of the transmission wave (2) and the reception wave (4) to the data obtained through the distance attenuation (1/r 1 2 ) and the phase component (e -j2kr1 ) as shown in [Equation 4]. Reference value data (s vv, sph ) is generated by reflecting the signal attenuation (rt) and stored in the reference value storage unit 220.

[식 4][Equation 4]

본 발명의 일 실시예에서, 송신파(2) 및 수신파(4)의 송수신 경로에 의한 신호감쇄(rt)는 보정된 가변관측거리(r2+δr)에 의한 신호감쇄(rt)와 동일하거나 거의 유사한 값을 갖는다. 이론에 의해 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니지만, 송신파(2) 및 수신파(4)의 송수신 경로가 동일하다면, 목표물의 종류가 해수면이거나 금속구이거나 상관이 없기 때문이다.In one embodiment of the present invention, the signal attenuation (rt) due to the transmission and reception paths of the transmitting wave (2) and the receiving wave (4) is the same as the signal attenuation (rt) due to the corrected variable observation distance (r 2 + δr ) or have almost similar values. It is not intended to limit the scope of the present invention by theory, but as long as the transmission and reception paths of the transmission wave 2 and the reception wave 4 are the same, it does not matter whether the target type is sea level or a metal ball.

신호감쇄(rt)가 동일하다고 하면, 금속구(sphere)에 의한 [식 3]으로부터 [식 5]와 같이 신호감쇄(rt)에 의해 정리할 수 있다.If the signal attenuation (rt) is the same, it can be summarized by the signal attenuation (rt) as shown in [Equation 3] to [Equation 5] using a metal sphere.

[식 5][Equation 5]

기준값저장부(220)는 원시데이터생성부(210) 및 측정데이터 보정부(250)에 연결되어, 기준값 관측거리(r1)가 적용된 금속구(sphere)에 관하여 원시데이터생성부(210)에 의해 생성된 기준값 데이터(svv,sph), 신호감쇄(rt), 및 레이더 유효 반사면적(Radar Cross Section; RCS)을 저장한다. 일 실시예에서, 기준값저장부(220)는 금속구(sphere)에 관하여 원세데이터생성부(210)에 의해 생성된 기준값 데이터(svv,sph) 및 신호감쇄(rt)에 추가하여 삼각수동전파반사기(trihedral corner reflector)에 의해 생성된 기준값 데이터(svv,tri), 신호감쇄(rt), 및 레이더 유효 반사면적(Radar Cross Section; RCS)을 더 저장할 수 있다.The reference value storage unit 220 is connected to the raw data generation unit 210 and the measurement data correction unit 250, and provides information to the raw data generation unit 210 regarding the metal sphere to which the reference value observation distance (r 1 ) is applied. The reference value data (s vv, sph ), signal attenuation (rt), and radar effective reflection area (Radar Cross Section; RCS) generated by are stored. In one embodiment, the reference value storage unit 220 is a triangular passive propagation in addition to the reference value data (s vv, sph ) and signal attenuation (rt) generated by the raw data generation unit 210 with respect to the metal sphere. Reference value data (s vv,tri ), signal attenuation (rt), and radar effective cross section (RCS) generated by a trihedral corner reflector can be further stored.

가변오차검출부(230)는 가변관측거리 보정부(240)에 연결되어, 조석(tide) 변화를 포함한 해양관측 자료를 보정하여 가변오차(δr)를 생성한다. 가변오차(δr)는 조석변화가 포함된 해양관측자료를 실제 관측거리(r2)를 원시데이터생성부(210)에 적용하여 생성된 원시데이터(svv,r2)와 비교하여 관측고도별로 생성한다.The variable error detection unit 230 is connected to the variable observation distance correction unit 240 and generates variable error ( δr ) by correcting marine observation data including tide changes. Variable error ( δr ) is generated by observation altitude by comparing marine observation data including tidal changes with raw data (s vv, r2 ) generated by applying the actual observation distance (r 2 ) to the raw data generator 210. do.

도 3은 도 1에 도시된 가변오차검출부에 의해 생성된 가변관측거리를 나타내는 그래프이고, 도 4는 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템을 나타내는 이미지이다.FIG. 3 is a graph showing the variable observation distance generated by the variable error detection unit shown in FIG. 1, and FIG. 4 is an image showing a scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in FIG. 1.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 가변오차(δr)는 고정된 관측고도(h0)의 조석변화를 나타낸다. 안테나부재(100)의 관측고도(h0)가 15m 내지 100m인 경우, 대한민국 이어도 해양기지에서 관측된 가변오차(δr)는 -1.5m 내지 1.5m일 수 있다. 예를 들어, 관측고도 24m일 경우, 가변오차(δr)에 의해 발생되는 최종 보정오차는 ±2dB일 수 있다.Referring to Figures 1 to 4, the variable error ( δr ) represents the tidal change at a fixed observation altitude (h0). When the observation altitude (h0) of the antenna member 100 is 15 m to 100 m, the variable error ( δr ) observed at the Ieodo Marine Base in Korea may be -1.5 m to 1.5 m. For example, when the observation altitude is 24m, the final correction error generated by the variable error ( δr ) may be ±2dB.

가변오차검출부(230)는 송신파(2)의 입사각이 0도인 상태에서 측정된 해양관측자료의 거리정보(range profile)로부터 가변오차(δr)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 송신파(2)의 입사각이 0도이므로 가변오차(δr)는 조석변화(δh)와 동일한 값을 가질 수 있다.The variable error detection unit 230 can determine the variable error δr from the range profile of marine observation data measured when the incident angle of the transmission wave 2 is 0 degrees. For example, since the angle of incidence of the transmission wave 2 is 0 degrees, the variable error ( δr ) may have the same value as the tidal change ( δh ).

가변관측거리 보정부(240)는 원시데이터생성부(210), 가변오차검출부(230), 및 측정데이터 보정부(250)에 연결된다. 가변관측거리 보정부(240)는 실제 관측거리(r2)에 가변오차(δr)를 적용하여, 실제 관측거리(r2)에 관한 원시데이터(svv,r2))를 가변관측거리(r2+δr)에 관한 데이터(svv,r2+ δ r)로 가변보정한다.The variable observation distance correction unit 240 is connected to the raw data generation unit 210, the variable error detection unit 230, and the measurement data correction unit 250. The variable observation distance correction unit 240 applies the variable error ( δr ) to the actual observation distance (r 2 ) and converts the raw data (s vv, r2 ) about the actual observation distance (r 2 ) into the variable observation distance (r). Variable correction is made with data (s vv,r2+ δ r ) about 2 + δr ).

가변관측거리 보정부(240)에 의해 보정된 가변관측거리(r2+δr)에 관해서 가변보정된 원시데이터(svv,cal1)는 [식 6]과 같이 나타낼 수 있다.Regarding the variable observation distance (r 2 + δr ) corrected by the variable observation distance correction unit 240, the variable correction raw data (s vv,cal1 ) can be expressed as [Equation 6].

[식 6][Equation 6]

측정데이터보정부(250)는 송신출력조정부(160), 기준값저장부(220), 가변관측거리 보정부(240), 및 상대보정부(270)에 연결된다.The measurement data correction unit 250 is connected to the transmission output adjustment unit 160, the reference value storage unit 220, the variable observation distance correction unit 240, and the relative correction unit 270.

측정데이터보정부(250)는 가변관측거리 보정부(240)에 의해 보정된 가변관측거리(r2+δr)에 관해서 보정된 가변보정데이터(svv,cal1)와 기준값저장부(220)로부터 인가받은 기준값 데이터(svv,sph) 및 신호감쇄(rt)를 이용하여 절대보정과정(Single Target Calibration Technique; STCT)을 수행한다. 실제관측거리(r2)에 기준값을 바로 적용하여 절대보정과정을 수행하는 경우, 조석변화 등으로 인한 오차가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서는, 실제관측거리(r2)에 기준값을 바로 적용하는 것이 아니라 조석변화 등 해양관측자료가 적용된 가변관측거리(r2+δr)에 기준값을 적용하여 가변보정된 데이터(svv,cal1)를 이용하여 절대보정과정을 수행한다. 일 실시예에서, 측정데이터보정부(250)는 가변관측거리(r2+δr)와 금속구와의 거리(r1)에 각각 대응되는 응답특성을 적용하여 절대보정과정을 수행한다.The measurement data correction unit 250 receives the corrected variable correction data (s vv, cal1 ) and the reference value storage unit 220 with respect to the variable observation distance (r 2 + δr ) corrected by the variable observation distance correction unit 240. An absolute calibration process (Single Target Calibration Technique; STCT) is performed using the approved reference value data (s vv, sph ) and signal attenuation (rt). If an absolute correction process is performed by directly applying the reference value to the actual observation distance (r 2 ), errors may occur due to tidal changes, etc. However, in the embodiment of the present invention, rather than directly applying the reference value to the actual observation distance (r 2 ), the reference value is applied to the variable observation distance (r 2 + δr ) to which marine observation data such as tide changes are applied to variable-corrected data ( Perform the absolute correction process using s vv,cal1 ). In one embodiment, the measurement data correction unit 250 performs an absolute correction process by applying response characteristics corresponding to the variable observation distance (r 2 + δr ) and the distance to the metal sphere (r 1 ).

측정데이터보정부(250)는 [식 6]에 [식 5]에 의해 구한 신호감쇄(rt)를 적용하여 절대보정된 데이터(svv,STCT)를 [식 7]과 같이 구한다.The measurement data correction unit 250 applies the signal attenuation (rt) obtained by [Equation 5] to [Equation 6] to obtain the absolutely corrected data (s vv, STCT ) as shown in [Equation 7].

[식 7][Equation 7]

[식 7]을 참조하면, 측정데이터보정부(250)는 절대보정된 데이터(svv,STCT)는 기준거리(r1) 대비 가변관측거리(r2+δr)의 거리감쇄성분((r2+δr)2/r1 2)과 위상성분(e-j2k(r1-r2-δr))에 수신파성분(Vr,sea/Vr,sph), 송신파성분(Vt,sph/Vt,sea), 및 기준값 데이터(svv,sph)을 곱하여 절대보정된 데이터(svv,STCT)를 생성한다.Referring to [Equation 7], the measurement data correction unit 250 calculates the absolute corrected data (s vv, STCT ) as a distance attenuation component ((r) of the variable observation distance (r 2 + δr ) compared to the reference distance (r 1 ). 2 + δr ) 2 /r 1 2 ) and the phase component (e -j2k(r1-r2-δr) ), the received wave component (V r,sea /V r,sp h), and the transmitted wave component (V t,sph ) /V t,sea ), and the reference value data (s vv,sph ) are multiplied to generate absolutely corrected data (s vv,STCT ).

일 실시예에서, 송신출력조정부(160)는 해수면으로 송신되는 송신파(2)의 송신출력(Vt,sea)을 금속구에 대응되는 기준값 송신출력(Vt,sph)과 동일하도록 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 측정데이터보정부(250)는 송신파(2)의 송신출력(Vt,sea)을 금속구에 대응되는 기준값 송신출력(Vt,sph)과 비교하여 송신출력조정부(160)를 제어할 수 있다. 따라서, 해수면으로 송신되는 송신파(2)가 금속구로 송신되는 송신파(2)와 동일한 측정조건(금속구/해수면)을 갖게 되어, 별도의 송신신호 측정 없이 간섭신호에 의한 외부영향이 제거된다.In one embodiment, the transmission output adjustment unit 160 may adjust the transmission output (V t,sea ) of the transmission wave 2 transmitted to the sea surface to be equal to the reference value transmission output (V t,sph ) corresponding to the metal sphere. there is. In one embodiment, the measurement data correction unit 250 compares the transmission output (V t, sea ) of the transmission wave 2 with the reference value transmission output (V t, sph ) corresponding to the metal sphere, and the transmission output adjustment unit 160 ) can be controlled. Therefore, the transmission wave 2 transmitted to the sea surface has the same measurement conditions (metal sphere/sea level) as the transmission wave 2 transmitted to the metal sphere, and external influences due to interference signals are eliminated without separate transmission signal measurement. .

송신파(2)의 송신출력(Vt,sea)과 기준값 송신출력(Vt,sph)이 동일한 경우, [식 7]에서 송신파성분(Vt,sph/Vt,sea)은 1이 되어 절대보정된 데이터(svv,STCT)는 [식 8]과 같이 변경된다.If the transmission power (V t,sea ) of the transmission wave (2) and the reference value transmission power (V t,sph ) are the same, the transmission wave component (V t,sph /V t,sea ) in [Equation 7] is 1. The absolutely corrected data (s vv, STCT ) is changed as shown in [Equation 8].

[식 8][Equation 8]

[식 8]을 참조하면, 측정데이터보정부(250)가 송신출력조정부(160)를 조절하여 송신파성분(Vt,sph/Vt,sea)이 1이 되면, 측정데이터보정부(250)는 절대보정된 데이터(svv,STCT)는 기준거리(r1) 대비 가변관측거리(r2+δr)의 거리감쇄성분((r2+δr)2/r1 2)과 위상성분(e-j2k(r1-r2-δr))에 수신파성분(Vr,sea/Vr,sph), 및 기준값 데이터(svv,sph)을 곱하여 절대보정된 데이터(svv,STCT)를 생성한다.Referring to [Equation 8], when the measurement data correction unit 250 adjusts the transmission output adjustment unit 160 and the transmission wave component (V t,sph /V t,sea ) becomes 1, the measurement data correction unit 250 ) is the absolute corrected data (s vv , STCT ) is the distance attenuation component ((r 2 + δr ) 2 /r 1 2 ) and phase component ( e -j2k(r1-r2-δr) ) is multiplied by the received wave component (V r,sea /V r,sp h) and the reference value data (s vv,sph ) to obtain the absolutely corrected data (s vv,STCT ). Create.

또한, 측정데이터보정부(250)는 기준값저장부(220)로부터 인가받은 금속구에 관한 레이더 유효 반사면적(RCS) 및 삼각수동전파반사기(trihedral corner reflector)에 관한 레이더 유효 반사면적(RCS)를 이용하여 보정계수(a)를 생성한다.In addition, the measurement data correction unit 250 calculates the radar effective reflection area (RCS) for the metal sphere and the radar effective reflection area (RCS) for the trihedral corner reflector authorized by the reference value storage unit 220. Create a correction coefficient (a) using

안테나 방사패턴 추출부(260)는 원시데이터생성부(210) 및 상대보정부(270)에 연결된다. 안테나 방사패턴 추출부(260)는 안테나 패턴에 관한 변수/상수를 상대보정부(270)로 전달한다. 안테나 패턴에 관한 변수/상수는 해수면에 투영된 영역(Aill), 해수면 상의 각 위치(xi,yj)에서 측정된 수신파(4)의 안테나 패턴에 의한 왜곡특성(D), 보정계수(a) 등을 포함할 수 있다(i,j는 자연수). 안테나 방사패턴 추출부(260)는 안테나 방사패턴에 관한 변수/상수를 원시데이터생성부(210)로부터 인가받은 원시데이터(Svv,sea)로부터 추출하거나, 기설정된 값을 사용할 수 있다. 예를 들어, 안테나 패턴이 해수면에 투영된 영역(Aill) 및 해수면 상의 각 위치(xi,yj)에서 측정된 안테나 빔 패턴에 의한 왜곡특성(D)은 원시데이터(Svv,sea)로부터 추출하고, 보정계수(a)는 기설정된 값을 사용할 수 있다.The antenna radiation pattern extraction unit 260 is connected to the raw data generation unit 210 and the relative correction unit 270. The antenna radiation pattern extraction unit 260 transmits variables/constants related to the antenna pattern to the relative correction unit 270. Variables/constants related to the antenna pattern are the area projected on the sea surface (A ill ), the distortion characteristic (D) caused by the antenna pattern of the received wave (4) measured at each location (x i , y j ) on the sea surface, and the correction coefficient. (a), etc. (i,j are natural numbers). The antenna radiation pattern extractor 260 may extract variables/constants related to the antenna radiation pattern from the raw data (S vv,sea ) authorized by the raw data generator 210 or use preset values. For example, the distortion characteristic (D) caused by the antenna beam pattern measured at the area where the antenna pattern is projected onto the sea surface (A ill ) and each position (x i ,y j ) on the sea surface is the raw data (S vv,sea ). It is extracted from, and the correction coefficient (a) can use a preset value.

상대보정부(270)는 측정데이터보정부(250) 및 안테나 방사패턴 추출부(260)에 연결된다. 상대보정부(270)는 측정데이터보정부(250)로부터 인가받은 절대보정된 데이터(svv,STCT)에 안테나 패턴에 대한 특성을 보정하여 상대보정된 데이터(S°vv,sea)를 생성한다. 본 실시예에서, 상대보정된 데이터(S°vv,sea)는 [식 9]와 같이 절대보정 데이터(svv,STCT)에 안테나 패턴이 해수면에 투영된 영역(Aill), 해수면 상의 각 위치(xi,yj)에서 측정된 안테나 빔 패턴에 의한 왜곡특성(D), 및 보정계수(a)를 적용하여 구해진다.The relative correction unit 270 is connected to the measurement data correction unit 250 and the antenna radiation pattern extraction unit 260. The relative correction unit 270 generates relative correction data (S° vv, sea ) by correcting the characteristics of the antenna pattern to the absolutely corrected data (s vv, STCT ) approved by the measurement data correction unit 250. . In this embodiment, the relative correction data (S° vv,sea ) is the area (A ill ) where the antenna pattern is projected on the sea level to the absolute correction data (s vv,STCT ) as in [Equation 9], and each position on the sea level. It is obtained by applying the distortion characteristic (D) and correction coefficient (a) due to the antenna beam pattern measured at (x i ,y j ).

[식 9][Equation 9]

[식 9]에서, 상대보정된 데이터(S°vv,sea)는 해수면이 투영된 영역(Aill)에 반비례한다. 해수면이 투영된 영역(Aill, illuminated area)은 송신파(2)의 안테나 빔이 바다표면에 투영된 전체 유효범위의 면적을 나타낸다. 예를 들어, 송신파(2)가 해수면에 입사될 경우, 볼록한 형태의 3차원 안테나 빔 패턴이 바다표면에 경사지게 입사(oblique incidence)된다. 볼록한 형태의 3차원 안테나 빔 패턴이 바다표면에 경사지게 입사되는 경우, 안테나 빔이 투영된 영역(Aill) 내의 미소산란체(differential scatterer)들은 안테나 중심을 기준으로 서로 다른 전파경로를 갖는다. 서로 다른 전파경로가 적용하기 위해서는, 송신파(2)의 안테나 빔 패턴에서 거리변화와 입사각변화가 반영되어야 한다. 송신파(2)의 안테나 빔 패턴에서 거리변화와 입사각변화가 반영하기 위하여, 송신파(2)의 공간적/전기적 특성(예, 입사각변화에 따른 이득/강도 변화)을 고려하여 해수면에 투영된 영역(Aill)이 결정된다. 예를 들어, 해수면에 투영된 영역(Aill)은 면적단위로 표현된다.In [Equation 9], the relative corrected data (S° vv,sea ) is inversely proportional to the area on which the sea level is projected (A ill ). The area where the sea surface is projected (A ill , illuminated area) represents the area of the entire effective range where the antenna beam of the transmitted wave (2) is projected onto the sea surface. For example, when the transmission wave 2 is incident on the sea surface, a convex three-dimensional antenna beam pattern is oblique incidence on the sea surface. When a convex three-dimensional antenna beam pattern is incident on the sea surface at an angle, differential scatterers within the area where the antenna beam is projected (A ill ) have different propagation paths based on the center of the antenna. In order to apply different propagation paths, changes in distance and angle of incidence must be reflected in the antenna beam pattern of the transmission wave (2). In order to reflect the distance change and incident angle change in the antenna beam pattern of the transmitted wave (2), the area projected on the sea surface considering the spatial/electrical characteristics of the transmitted wave (2) (e.g., gain/intensity change according to the incident angle change) (A ill ) is decided. For example, the area projected onto the sea level (A ill ) is expressed in area units.

또한, 상대보정된 데이터(S°vv,sea)는 보정계수(a)에 반비례한다. 보정계수(a)는 이론적으로 분석이 가능한 서로 다른 두 표적의 레이더 유효 반사면적(Radar Cross Section; RCS)을 측정하여 결정한다. 예를 들어, 측정데이터 보정부(250)가 금속구에 대한 레이더 유효 반사면적과 삼각수동전파반사기에 대한 레이더 유효 반사면적을 비교하여 보정계수(a)를 결정한다.Additionally, the relative corrected data (S° vv,sea ) is inversely proportional to the correction coefficient (a). The correction coefficient (a) is determined by measuring the radar cross section (RCS) of two different targets that can be theoretically analyzed. For example, the measurement data correction unit 250 determines the correction coefficient (a) by comparing the effective radar reflection area for the metal sphere and the effective radar reflection area for the triangular passive radio reflector.

일 실시예에서,상대보정부(270)는 해수면 상의 각 화소별(또는 위치)(xi,yj)로 절대보정 데이터(svv,STCT)에 안테나 빔 패턴에 의한 왜곡특성(D) 및 보정계수(a)를 적용하여 합산하고, 안테나 패턴이 해수면에 투영된 영역(Aill)으로 나눠서 상대보정된 데이터(S°vv,sea)를 구할 수 있다.In one embodiment, the relative correction unit 270 calculates the distortion characteristic (D) due to the antenna beam pattern to the absolute correction data (s vv, STCT ) for each pixel (or position) (x i , y j ) on the sea level. Relatively corrected data (S° vv,sea ) can be obtained by applying the correction coefficient (a), adding it up, and dividing it by the area where the antenna pattern is projected onto the sea level (A ill ).

후방산란계수 생성부(280)는 상대보정부(270) 및 출력부(290)에 연결된다. 후방산란계수 생성부(280)는 상대보정부(270)로부터 인가받은 상대보정된 데이터(S°vv,sea)를 정규화하여 후방산란계수를 생성한다. 일 실시예에서, 후방산란계수 생성부(280)는 [식 10]을 이용하여 상대보정된 데이터(S°vv,sea)로부터 후방산란계수를 생성한다.The backscattering coefficient generating unit 280 is connected to the relative correction unit 270 and the output unit 290. The backscattering coefficient generator 280 normalizes the relatively corrected data (S° vv,sea ) received from the relative correction unit 270 to generate a backscattering coefficient. In one embodiment, the backscattering coefficient generator 280 generates a backscattering coefficient from relatively corrected data (S° vv,sea ) using [Equation 10].

[식 10][Equation 10]

출력부(290)는 후방산란계수 생성부(280)에 연결되어, 후방산란계수 생성부(280)로부터 인가받은 후방산란계수를 출력한다.The output unit 290 is connected to the backscattering coefficient generator 280 and outputs the backscattering coefficient received from the backscattering coefficient generator 280.

실험예Experiment example

도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템을 이용하여 해수면을 관측하였다. 본 실험예에서, 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템은 하기의 수치를 갖는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더로 구현하였다.Sea level was observed using a scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance shown in Figure 1. In this experimental example, the scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance was implemented as a Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) radar with the following values.

구동 주파수(operation frequency)는 9.65GHz이었으며, 밴드폭(Bandwidth; BW)은 498MHz이었고, 출력파워는 최대 3W 이었으며, 변조율(chirp rate, Kr = BW/Tr)는 498×109Hz/s이었고, 샘플링 주파수(sampling frequency, fADC)는 (대략) 1.2MHz이었으며, 최대거리(maximum ranging, Rmax)는 198m이었고, 거리차(ΔR)는 (대략) 0.3m 이었으며, 송신파(2)의 레이더 빔폭(beamwidth)은 반전력빔폭(Half Power Beam Width; HPBW)을 기준으로 고도방향(θev)으로 12°이었고 방위방향(φaz)으로 10°이었으며, 송신파(2)의 편파방향은 수직편파(예, vv-polarization)이었다.The operating frequency was 9.65GHz, the bandwidth (BW) was 498MHz, the output power was up to 3W, and the modulation rate (chirp rate, Kr = BW/Tr) was 498×10 9 Hz/s. , the sampling frequency (f ADC ) was (approximately) 1.2MHz, the maximum ranging (R max ) was 198m, the distance difference (ΔR) was (approximately) 0.3m, and the The radar beamwidth was 12° in the elevation direction (θ ev ) and 10° in the azimuth direction (ϕ az ) based on the Half Power Beam Width (HPBW), and the polarization direction of the transmission wave (2) was It was vertical polarization (e.g. vv-polarization).

송신파(2)의 입사각을 0°에서 50°로 변경시키면서, 매 30초마다 10°간격으로 구분된 후방산란계수를 측정하였다.While changing the incident angle of the transmission wave (2) from 0° to 50°, the backscattering coefficient was measured at 10° intervals every 30 seconds.

도 5는 송신파의 입사각이 0도인 상태에서 측정된 거리정보(range profile)와 조석변화(δh)를 일자별로 나타내는 그래프이다. 도 5에서, 거리(range)는 안테나부재(100)로부터 해수면 관측지점까지의 거리(m)를 나타내며, 일자(date)는 이어도 해양 연구기지에서 2020년 8월 4일부터 8월 10일까지의 측정일자를 나타내고, 강도(dB)는 거리정보(range profile)의 세기를 나타낸다.Figure 5 is a graph showing range information (range profile) and tidal change ( δh ) measured by date when the incident angle of the transmitted wave is 0 degrees. In Figure 5, the distance (range) represents the distance (m) from the antenna member 100 to the sea level observation point, and the date (date) is from August 4 to August 10, 2020 at the Ieodo Marine Research Station. Indicates the measurement date, and intensity (dB) represents the intensity of the distance information (range profile).

도 5를 참조하면, 조석변화에 의한 보정오차는 -2dB 내지 2dB의 범위를 나타냈으며, 보정오차의 표준편차(σ)는 0.79dB이었고, 조석의 최대값의 평균은 7.61m이었으며, 조석 최대값의 표준편차는 9.5mm이었다.Referring to Figure 5, the correction error due to tidal changes ranged from -2dB to 2dB, the standard deviation ( σ ) of the correction error was 0.79dB, the average of the maximum tidal value was 7.61m, and the maximum tidal value was The standard deviation was 9.5mm.

도 6은 도 5의 측정을 위한 송신파 간섭신호를 나타내는 그래프이고, 도 7은 도 5의 반사파에 의한 후방산란신호를 나타내는 그래프이다. 도 6 및 도 7에서, 가로축은 관측일자를 나타내며, 상부도면의 세로축은 조석변화의 정규화된 강도(dB)를 나타내고, 하부도면의 세로축은 조석값(m)을 나타낸다.FIG. 6 is a graph showing the transmitted wave interference signal for the measurement of FIG. 5, and FIG. 7 is a graph showing the backscattered signal due to the reflected wave of FIG. 5. In Figures 6 and 7, the horizontal axis represents the observation date, the vertical axis of the upper figure represents the normalized intensity of tidal change (dB), and the vertical axis of the lower figure represents the tidal value (m).

도 6을 참조하면, 송신출력조정부(160) 및 측정데이터 보정부(250)에 의해 송신출력 변화량이 동일하게 조정하였으므로(Vf,sea/Vf,sph = 1), 조석값(m)의 표준편차는 0.0095m로 사실상 0에 가까운 값을 나타냈다. 구체적으로, 송신출력변화량을 동일하게 조정하였기 때문에, 별도의 송신신호 측정 없이 간섭신호가 동일한 측정조건(금속구/해수면)에서 외부영향이 제거되었다. 송신출력조정부(160) 및 파형발생기(150)의 출력은 절대값이 아닌 상대적 변화량만으로 보정이 가능하기 때문에, 조석값의 표준편차가 0에 가까운 값을 나타냈다.Referring to FIG. 6, since the amount of change in transmission output is adjusted to be the same by the transmission output adjustment unit 160 and the measurement data correction unit 250 (V f,sea /V f,sph = 1), the tidal value (m) The standard deviation was 0.0095m, which was virtually close to 0. Specifically, because the amount of change in transmission output was adjusted to be the same, external influences were removed under the same measurement conditions (metal ball/sea level) of the interference signal without separate measurement of the transmission signal. Since the output of the transmission output adjuster 160 and the waveform generator 150 can be corrected only with relative changes rather than absolute values, the standard deviation of the tidal value was close to 0.

도 7을 참조하면, 해수면으로부터 반사되는 수신파(4)의 후방산란계수 강도의 평균은 4.32dB이었으며, 관측거리의 평균은 31.29m이었고 조석변화(δh)는 ±1.5m이었으며, 표준편차는 0.77m이었다.Referring to Figure 7, the average backscattering coefficient intensity of the received wave (4) reflected from the sea surface was 4.32dB, the average observation distance was 31.29m, the tidal change (δh) was ±1.5m, and the standard deviation was 0.77. It was m.

도 8 내지 도 13은 입사각이 0°에서 50°까지 10°간격으로 변화하였을 때 보정없이 측정된 후방산란계수 및 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수를 나타낸다. 도 8 내지 도 13의 각각에서 상부도면은 보정없이 측정된 후방산란계수를 나타내며, 하부도면은 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수를 나타낸다. 도 8 내지 도 13에서, 가로축은 시간을 나타내며 세로축은 후방산란계수를 나타낸다.Figures 8 to 13 show the backscatter coefficient measured without correction when the angle of incidence changes from 0° to 50° at 10° intervals, and the backscatter coefficient measured in a scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1. It represents a number. In each of FIGS. 8 to 13, the upper drawing shows the backscattering coefficient measured without correction, and the lower drawing shows the backscattering coefficient measured in a scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in FIG. 1. 8 to 13, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the backscattering coefficient.

도 8을 참조하면, 입사각이 0°이고 보정이 없는 경우, 후방산란계수의 평균은 -15.16dB 이었고, 표준편차는 1.1dB 이었다. 반면에 동일한 입사각에서 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템의 경우, 후방산란계수의 평균은 -14.67dB 이었고, 표준편차는 0.98dB 이었다.Referring to FIG. 8, when the incident angle was 0° and there was no correction, the average backscattering coefficient was -15.16dB and the standard deviation was 1.1dB. On the other hand, in the case of the scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1 at the same angle of incidence, the average backscattering coefficient was -14.67dB and the standard deviation was 0.98dB.

따라서, 입사각이 0°인 경우, 표준편차가 1.1dB에서 0.98dB로 0.12dB 만큼 감소하여, 후방산란계수의 정확도가 10.9% 향상되었다.Therefore, when the angle of incidence is 0°, the standard deviation decreased by 0.12dB from 1.1dB to 0.98dB, improving the accuracy of the backscattering coefficient by 10.9%.

도 9를 참조하면, 입사각이 10°이고 보정이 없는 경우, 후방산란계수의 평균은 -21.77dB 이었고, 표준편차는 1.82dB 이었다. 반면에 동일한 입사각에서 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템의 경우, 후방산란계수의 평균은 -21.79dB 이었고, 표준편차는 0.91dB 이었다.Referring to Figure 9, when the incident angle was 10° and there was no correction, the average backscattering coefficient was -21.77dB and the standard deviation was 1.82dB. On the other hand, in the case of the scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1 at the same angle of incidence, the average backscattering coefficient was -21.79 dB and the standard deviation was 0.91 dB.

따라서, 입사각이 10°인 경우, 표준편차가 1.82dB에서 0.91dB로 0.91dB 만큼 대폭 감소하여, 후방산란계수의 정확도가 50% 향상되었다.Therefore, when the angle of incidence was 10°, the standard deviation was significantly reduced by 0.91dB from 1.82dB to 0.91dB, improving the accuracy of the backscattering coefficient by 50%.

도 10을 참조하면, 입사각이 20°이고 보정이 없는 경우, 후방산란계수의 평균은 -32.71dB 이었고, 표준편차는 1.12dB 이었다. 반면에 동일한 입사각에서 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템의 경우, 후방산란계수의 평균은 -29.35dB 이었고, 표준편차는 0.92dB 이었다.Referring to Figure 10, when the incident angle was 20° and there was no correction, the average backscattering coefficient was -32.71dB and the standard deviation was 1.12dB. On the other hand, in the case of the scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1 at the same angle of incidence, the average backscattering coefficient was -29.35dB and the standard deviation was 0.92dB.

따라서, 입사각이 20°인 경우, 표준편차가 1.12dB에서 0.92dB로 0.2dB 만큼 감소하여, 후방산란계수의 정확도가 17.8% 향상되었다.Therefore, when the angle of incidence was 20°, the standard deviation decreased by 0.2dB from 1.12dB to 0.92dB, improving the accuracy of the backscattering coefficient by 17.8%.

도 11을 참조하면, 입사각이 30°이고 보정이 없는 경우, 후방산란계수의 평균은 -39.32dB 이었고, 표준편차는 0.89dB 이었다. 반면에 동일한 입사각에서 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템의 경우, 후방산란계수의 평균은 -38.61dB 이었고, 표준편차는 1.09dB 이었다.Referring to FIG. 11, when the angle of incidence was 30° and there was no correction, the average backscattering coefficient was -39.32dB and the standard deviation was 0.89dB. On the other hand, in the case of the scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1 at the same angle of incidence, the average backscattering coefficient was -38.61 dB and the standard deviation was 1.09 dB.

따라서, 입사각이 30°인 경우, 표준편차가 0.89dB에서 1.09dB로 0.2dB 만큼 증가하여, 후방산란계수의 정확도가 저하되었다.Therefore, when the angle of incidence was 30°, the standard deviation increased by 0.2dB from 0.89dB to 1.09dB, and the accuracy of the backscattering coefficient deteriorated.

도 12를 참조하면, 입사각이 40°이고 보정이 없는 경우, 후방산란계수의 평균은 -41.95dB 이었고, 표준편차는 0.46dB 이었다. 반면에 동일한 입사각에서 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템의 경우, 후방산란계수의 평균은 -41.94dB 이었고, 표준편차는 0.55dB 이었다.Referring to FIG. 12, when the incident angle was 40° and there was no correction, the average backscattering coefficient was -41.95dB and the standard deviation was 0.46dB. On the other hand, in the case of the scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1 at the same angle of incidence, the average backscattering coefficient was -41.94dB and the standard deviation was 0.55dB.

따라서, 입사각이 40°인 경우, 표준편차가 0.46dB에서 0.55dB로 0.09dB 만큼 증가하여, 후방산란계수의 정확도가 저하되었다.Therefore, when the angle of incidence was 40°, the standard deviation increased by 0.09 dB from 0.46 dB to 0.55 dB, and the accuracy of the backscattering coefficient deteriorated.

도 13을 참조하면, 입사각이 50°이고 보정이 없는 경우, 후방산란계수의 평균은 -43.89dB 이었고, 표준편차는 0.23dB 이었다. 반면에 동일한 입사각에서 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템의 경우, 후방산란계수의 평균은 -43.59dB 이었고, 표준편차는 0.24dB 이었다.Referring to FIG. 13, when the incident angle was 50° and there was no correction, the average backscattering coefficient was -43.89dB and the standard deviation was 0.23dB. On the other hand, in the case of the scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1 at the same angle of incidence, the average backscattering coefficient was -43.59 dB and the standard deviation was 0.24 dB.

따라서, 입사각이 50°인 경우, 표준편차가 0.23dB에서 0.24dB로 0.01dB 만큼증가하여, 후방산란계수의 정확도가 저하되었다.Therefore, when the angle of incidence was 50°, the standard deviation increased by 0.01 dB from 0.23 dB to 0.24 dB, and the accuracy of the backscattering coefficient deteriorated.

도 8 내지 도 13에서, 송신파(2)의 입사각이 10°인 경우에 후방산란계수의 정확도가 50% 향상되어 가장 좋은 효과를 나타내었다. 반면에, 송신파(2)의 입사각이 30°를 넘어가는 경우 오히려 후방산란계수의 정확도가 소폭 감소하였다. 다만, 입사각이 30°를 넘어가는 경우 후방산란계수의 표준편차 자체가 적은 값을 갖기 때문에 보정의 필요성이 낮다.8 to 13, when the incident angle of the transmission wave 2 was 10°, the accuracy of the backscattering coefficient was improved by 50%, showing the best effect. On the other hand, when the incident angle of the transmitted wave (2) exceeds 30°, the accuracy of the backscattering coefficient slightly decreased. However, when the angle of incidence exceeds 30°, the standard deviation of the backscattering coefficient itself has a small value, so the need for correction is low.

이론에 의해 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니지만, 송신파(2)의 입사각이 낮은 경우에 후방산란계수의 정확도가 증가하는 이유는 조석변화가 수직방향의 변위이기 때문이다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 송신파(2)의 입사각이 낮더라도 후방산란계수의 정확도가 향상된다.Although it is not intended to limit the scope of the present invention by theory, the reason why the accuracy of the backscattering coefficient increases when the incident angle of the transmission wave 2 is low is because the tidal change is a displacement in the vertical direction. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the accuracy of the backscattering coefficient is improved even if the incident angle of the transmission wave 2 is low.

도 14는 풍속이 높을 때 보정없이 측정된 후방산란계수 및 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수를 나타낸다. 도 14에서, 가로축은 송신파의 입사각을 나타내고 세로축은 후방산란계수를 나타낸다. 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수는 [식 10]을 이용하여 후방산란계수 생성부에 의해 생성된다.Figure 14 shows the backscattering coefficient measured without correction when the wind speed is high and the backscattering coefficient measured in a scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1. In Figure 14, the horizontal axis represents the angle of incidence of the transmission wave and the vertical axis represents the backscattering coefficient. The backscattering coefficient measured in the scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1 is generated by the backscattering coefficient generator using [Equation 10].

도 14를 참조하면, 풍속이 6m/s 내지 9.5m/s 로 강하게 부는 경우, 입사각이 10° 내지 20°에서 보정없이 측정된 후방산란계수에 비해 낮은 값을 나타냈다.Referring to FIG. 14, when the wind speed was blowing strongly at 6 m/s to 9.5 m/s, the backscattering coefficient showed a lower value compared to the backscattering coefficient measured without correction at an incident angle of 10° to 20°.

도 15는 풍속이 낮을 때 이론적 산란모델(Integral Equation scattering Model; IEM)의 수직편파(VV)/수평편파(HH)에 의한 후방산란계수 및 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수를 나타낸다. 도 15에서, 가로축은 송신파의 입사각을 나타내고 세로축은 후방산란계수를 나타낸다. 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수는 [식 10]을 이용하여 후방산란계수 생성부에 의해 생성된다.Figure 15 is for ocean displacement observation using the backscattering coefficient by vertical polarization (VV)/horizontal polarization (HH) of the theoretical scattering model (Integral Equation scattering Model (IEM)) and the variable observation distance shown in Figure 1 when the wind speed is low. Indicates the backscattering coefficient measured in the laying hen system. In Figure 15, the horizontal axis represents the angle of incidence of the transmission wave and the vertical axis represents the backscattering coefficient. The backscattering coefficient measured in the scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in Figure 1 is generated by the backscattering coefficient generator using [Equation 10].

도 15를 참조하면, 풍속이 2.5m/s 내지 4m/s로 약하게 부는 경우, 도 1에 도시된 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템에서 측정된 후방산란계수는 이론적 산란모델(Integral Equation scattering Model; IEM) 중 수직편파(VV)에 의한 후방산란계수와 거의 일치하였다. 그 이유는 본 실험예에서 송신파(2)가 수직편파이기 때문이다. 당해기술분야에서 통상의 지식과 경험을 가진 자라면 송신파(2)가 수평편파인 경우, 이론적 산란모델(IEM) 중 수평편파(HH)에 의한 후방산란계수와 일치할 것임을 이해할 수 있을 것이다.Referring to FIG. 15, when the wind speed blows weakly at 2.5 m/s to 4 m/s, the backscattering coefficient measured by the scatterometer system for observing ocean displacement using the variable observation distance shown in FIG. 1 is based on the theoretical scattering model (Integral Equation) It was almost identical to the backscattering coefficient by vertical polarization (VV) among the scattering model (IEM). The reason is that in this experimental example, the transmitted wave 2 is vertically polarized. Anyone with ordinary knowledge and experience in the relevant technical field will understand that if the transmission wave (2) is horizontally polarized, it will match the backscattering coefficient due to horizontal polarization (HH) among the theoretical scattering models (IEM).

따라서 본 발명에 의한 후방산란계수는 이론적 산란모델(IEM)과 거의 일치하였다.Therefore, the backscattering coefficient according to the present invention was almost identical to the theoretical scattering model (IEM).

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 가변관측거리 보정부(240)는 가변오차(δr)를 이용하여 조석(tide)변화를 포함한 해양관측 자료로 인한 오차를 보정하여 해양변위 관측용 산란계 시스템의 오차가 감소한다.According to the embodiment of the present invention as described above, the variable observation distance correction unit 240 uses variable error ( δr ) to correct errors due to ocean observation data, including tide changes, to provide a scatterometer system for observing ocean displacement. The error decreases.

측정데이터 보정부(250)가 기준값저장부(220)로부터 인가받은 기준값 데이터(svv,sph) 및 신호감쇄(rt)를 이용하여 절대보정과정(Single Target Calibration Technique; STCT)을 추가로 수행한다. 또한, 측정데이터 보정부(250) 및 송신출력조정부(160)는 해수면으로 송신되는 송신파(2)의 송신출력(Vt,sea)을 금속구에 대응되는 기준값 송신출력(Vt,sph)과 동일하도록 조절하여 별도의 송신신호 측정 없이 간섭신호가 동일한 측정조건(금속구/해수면)에서 외부영향이 제거되어 해양변위 관측용 산란계 시스템의 오류가 감소한다.The measurement data correction unit 250 additionally performs an absolute calibration process (Single Target Calibration Technique; STCT) using the reference value data (s vv, sph ) and signal attenuation (rt) approved by the reference value storage unit 220. . In addition, the measurement data correction unit 250 and the transmission output adjustment unit 160 set the transmission output (V t,sea ) of the transmission wave (2) transmitted to the sea level to the reference value transmission output (V t,sph ) corresponding to the metal sphere. By adjusting it to be the same as that, the interference signal is removed under the same measurement conditions (metal ball/sea level) without separate transmission signal measurement, thereby reducing the error of the scatterometer system for observing ocean displacement.

또한, 상대보정부(270)가 해수면에 투영된 영역(Aill), 해수면 상의 각 위치(xi,yj)에서 측정된 안테나 패턴에 의한 왜곡특성(D), 보정계수(a)를 이용하여 상대보정과정을 수행한다.In addition, the relative correction unit 270 uses the area projected onto the sea level (A ill ), the distortion characteristic (D) due to the antenna pattern measured at each position (x i , y j ) on the sea surface, and the correction coefficient (a). Then perform the relative correction process.

따라서, 가변오차(δr)를 이용한 보정, 기준값과 비교하는 절대보정, 및 안테나 패턴에 의한 왜곡특성을 보정하는 상대보정을 복합적으로 수행하여 해수면 후방산란계수 측정의 정확도가 향상된다.Therefore, the accuracy of sea level backscattering coefficient measurement is improved by performing a combination of correction using variable error ( δr ), absolute correction for comparing with the reference value, and relative correction for correcting the distortion characteristics due to the antenna pattern.

조석변화는 주로 수직방향성분의 변위이므로 송신파의 입사각이 낮을 경우 오차가 증가한다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면, 특히 낮은 입사각에서 정확도가 향상되므로 조석변화에 의한 오차를 보정할 수 있다.Since tidal changes are mainly displacements of the vertical component, errors increase when the incident angle of the transmitted wave is low. However, according to an embodiment of the present invention, accuracy is improved, especially at low angles of incidence, so errors due to tidal changes can be corrected.

본 발명은 해양탐사, 원격탐사, 인공위성탐사, 항공기탐사, 부유실험장치를 이용한 탐사, 조류탐사, 기상탐사 등의 용도로 사용될 수 있는 산업상 이용가능성을 갖는다.The present invention has industrial applicability for purposes such as ocean exploration, remote sensing, satellite exploration, aircraft exploration, exploration using a floating experimental device, bird exploration, and meteorological exploration.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 실용신안등록청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to examples, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as described in the scope of the utility model registration claims below. You will be able to understand that it exists.

10 : 실시간 샘플링데이터 11 : 평균 도플러정보
12 : 평균거리정보 14 : 후방산란계수 데이터
16 : 비트주파수-거리 이차원데이터 18 : 거리-도플러 이차원데이터
100 : 안테나부재 110 : 송신안테나
120 : 수신안테나 130 : 구동부
150 : 파형발생기 160 : 분배기
205 : 믹서 210 : 1차생성부
220 : 1차분배기 230 : 평균거리추출부
240, 245 : 후방산란계수추출부 250 : 거리보정부
260, 265 : 2차생성부 270, 275 : 거리추출부
280, 285 : 상대속도추출부 290 : 출력부
10: Real-time sampling data 11: Average Doppler information
12: Average distance information 14: Backscattering coefficient data
16: Beat frequency-distance two-dimensional data 18: Distance-Doppler two-dimensional data
100: antenna member 110: transmission antenna
120: receiving antenna 130: driving unit
150: waveform generator 160: distributor
205: mixer 210: primary generation unit
220: primary divider 230: average distance extraction unit
240, 245: backscattering coefficient extraction unit 250: distance correction unit
260, 265: Secondary generation unit 270, 275: Distance extraction unit
280, 285: relative speed extraction unit 290: output unit

Claims (10)

송신파와 동일한 파형의 신호를 발생시키는 파형발생기;
상기 파형발생기에 연결되어 상기 송신파의 송신출력을 조절하는 송신출력조정부;
상기 파형발생기에 연결되며, 상기 파형발생기에서 발생된 상기 신호를 분배하여 분배신호를 생성하는 분배기;
상기 분배기에 연결되며, 상기 분배신호를 상기 송신파로 하여 해수면을 향하여 송신하고, 상기 송신파가 상기 해수면으로부터 반사되는 수신파를 수신하는 안테나부재;
상기 분배기 및 상기 안테나부재에 연결되며, 상기 분배기에 의해 분배된 신호 및 상기 수신파를 혼합하는 믹서;
상기 믹서에 연결되며, 상기 믹서로부터 인가받은 상기 분배신호와 상기 수신파를 이용하여 원시데이터를 생성하는 원시데이터생성부;
상기 원시데이터생성부에 연결되며, 기준값 데이터를 저장하는 기준값저장부;
해양관측 자료로부터 가변오차를 생성하는 가변오차검출부;
상기 가변오차검출부 및 상기 원시데이터생성부에 연결되며, 상기 원시데이터에 상기 가변오차를 적용하여 가변관측거리에 관한 데이터로 가변보정하는 가변관측거리 보정부;
상기 송신출력조정부, 상기 기준값저장부, 및 상기 가변관측거리 보정부에 연결되며, 상기 가변관측거리 보정부로부터 인가받은 상기 가변보정된 데이터 및 상기 기준값저장부로부터 인가받은 상기 기준값 데이터를 이용하여 절대보정된 데이터를 생성하는 측정데이터보정부;
상기 원시데이터생성부에 연결되며 상기 송신파가 상기 원시데이터로부터 상기 해수면에 투영되는 영역, 상기 해수면 상의 각 위치에서 측정된 상기 수신파의 왜곡특성, 및 보정계수를 포함하는 안테나 방사패턴을 출력하는 안테나 방사패턴 추출부;
상기 측정데이터보정부 및 상기 안테나 방사패턴 추출부에 연결되며, 상기 절대보정된 데이터에 상기 안테나 방사패턴을 적용하여 상대보정된 데이터를 생성하는 상대보정부; 및
상기 상대보정부에 연결되며, 상기 상대보정된 데이터를 정규화하여 후방산란계수를 생성하는 후방산란계수 생성부를 포함하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.
A waveform generator that generates a signal with the same waveform as the transmitted wave;
A transmission output adjustment unit connected to the waveform generator to adjust the transmission output of the transmission wave;
a distributor connected to the waveform generator and generating a distribution signal by distributing the signal generated by the waveform generator;
an antenna member connected to the distributor, transmitting the distribution signal as the transmission wave toward the sea surface, and receiving a reception wave in which the transmission wave is reflected from the sea surface;
a mixer connected to the distributor and the antenna member and mixing the signal distributed by the distributor and the received wave;
a raw data generator connected to the mixer and generating raw data using the distribution signal and the received wave received from the mixer;
a reference value storage unit connected to the raw data generation unit and storing reference value data;
A variable error detection unit that generates variable errors from marine observation data;
a variable observation distance correction unit connected to the variable error detection unit and the raw data generation unit, and applying the variable error to the raw data to variably correct it into data related to the variable observation distance;
It is connected to the transmission output adjustment unit, the reference value storage unit, and the variable observation distance correction unit, and uses the variable correction data authorized by the variable observation distance correction unit and the reference value data authorized by the reference value storage unit to determine absolute A measurement data correction unit that generates corrected data;
It is connected to the raw data generator and outputs an antenna radiation pattern including an area where the transmitted wave is projected onto the sea level from the raw data, a distortion characteristic of the received wave measured at each location on the sea level, and a correction coefficient. Antenna radiation pattern extraction unit;
a relative correction unit connected to the measurement data correction unit and the antenna radiation pattern extraction unit, and generating relatively corrected data by applying the antenna radiation pattern to the absolutely corrected data; and
A scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance, which is connected to the relative correction unit and includes a backscatter coefficient generator that normalizes the relative correction data to generate a backscatter coefficient.
제1항에 있어서, 상기 기준값저장부에 저장되는 기준값 데이터는 상기 해수면 상에 배치된 금속구에 관하여 생성된 기준값 데이터인 것을 특징으로 하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.The scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance according to claim 1, wherein the reference value data stored in the reference value storage unit is reference value data generated with respect to a metal sphere placed on the sea surface. 제2항에 있어서, 상기 기준값저장부는 상기 송신파의 레이더 유효 반사면적을 더 저장하는 것을 특징으로 하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.The scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance according to claim 2, wherein the reference value storage unit further stores the effective radar reflection area of the transmitted wave. 제3항에 있어서, 상기 기준값저장부에 저장되는 기준값 데이터는 상기 해수면 상에 배치된 삼각수동전파반사기에 관하여 생성된 기준값 데이터인 것을 특징으로 하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.The scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance according to claim 3, wherein the reference value data stored in the reference value storage unit is reference value data generated with respect to a triangular passive radio reflector disposed on the sea surface. 제4항에 있어서, 상기 기준값저장부는 상기 금속구에 관한 상기 레이더 유효 반사면적에 추가하여 상기 삼각수동전파반사기에 관한 레이더 유효 반사면적을 더 저장하고, 상기 측정데이터보정부는 상기 금속구에 관한 상기 레이더 유효 반사면적과 상기 삼각수동전파반사기에 관한 상기 레이더 유효 반사면적을 비교하여 상기 보정계수를 생성하는 것을 특징으로 하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.The method of claim 4, wherein the reference value storage unit further stores the radar effective reflection area regarding the triangular passive radio reflector in addition to the radar effective reflection area regarding the metal sphere, and the measurement data correction unit stores the radar effective reflection area relating to the metal sphere. A scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance, characterized in that the correction coefficient is generated by comparing the radar effective reflection area with the radar effective reflection area of the triangular passive radio reflector. 제1항에 있어서, 상기 가변오차검출부는 상기 해양관측 자료로부터 조석변화를 추출하여 상기 가변오차를 검출하는 것을 특징으로 하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.The scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance according to claim 1, wherein the variable error detection unit detects the variable error by extracting tidal changes from the ocean observation data. 제6항에 있어서, 상기 가변오차검출부는 상기 송신파의 입사각이 0도인 상태에서 측정된 거리정보로부터 상기 가변오차를 결정하는 것을 특징으로 하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.The scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance according to claim 6, wherein the variable error detection unit determines the variable error from distance information measured when the incident angle of the transmission wave is 0 degrees. 제1항에 있어서, 상기 측정데이터보정부는 상기 가변관측거리의 거리감쇄성분과 위상성분에 수신파성분, 송신파성분 및 상기 기준값 데이터를 곱하여 상기 절대보정된 원시데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.According to claim 1, wherein the measurement data correction unit generates the absolutely corrected raw data by multiplying the distance attenuation component and the phase component of the variable observation distance by the received wave component, the transmitted wave component, and the reference value data. A scatterometer system for observing ocean displacement using observation distance. 제1항에 있어서, 상기 측정데이터보정부는 상기 송신출력조정부를 제어하여 상기 송신파의 송신출력을 상기 기준값저장부에 저장된 상기 기준값 데이터의 송신출력과 동일하도록 하는 것을 특징으로 하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.The method of claim 1, wherein the measurement data correction unit controls the transmission output adjustment unit to make the transmission output of the transmission wave equal to the transmission output of the reference value data stored in the reference value storage unit. Scatterometer system for ocean displacement observation. 제1항에 있어서, 상기 상대보정부는 상기 절대보정된 데이터를 상기 해수면이 투영된 영역 상의 화소별로 상기 왜곡특성 및 상기 보정계수를 적용하여 합산하고 상기 해수면에 투영된 영역의 면적으로 나눠서 상기 상대보정된 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 가변관측거리를 이용한 해양변위 관측용 산란계 시스템.The method of claim 1, wherein the relative correction unit adds the absolute correction data by applying the distortion characteristic and the correction coefficient to each pixel on the area where the sea level is projected, divides it by the area of the area projected on the sea level, and performs the relative correction. A scatterometer system for observing ocean displacement using a variable observation distance, characterized by generating data.
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