KR101190731B1 - Multiple input multiple outputMIMO synthetic aperture radarSAR system for high resolution and wide swath width imaging and System thereof - Google Patents
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Abstract
다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법 및 이를 이용한 시스템을 개시한다. 상기 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법은 서로 다른 채널이 각각 할당된 복수의 안테나를 제공하는 제1단계, 송신 신호에 각 채널의 서로 다른 저 주파 신호들 각각에 1:N 분배기를 거쳐 거리 방향 압축 과정을 통해 선형 주파수 변조를 수행하고, 각 선형 주파수 변조된 신호가 펄스 형태로 해당 안테나를 통해 연속적으로 관측 영역에 송신하여 제1신호 처리부로 수신하는 제2단계, 상기 제1 신호 처리부로부터 출력되는 압축 신호를 수신하여 위상보상 과정, RCMC(Range cell migration correction)과정, 인터리빙 과정, 및 방위방향 압축을 순차적으로 수행하는 제3단계 및 상기 제2 신호 처리부로부터 출력되는 신호를 수신하여 2D 영상 신호로 출력하는 제4단계를 포함한다.Disclosed are a method of using a multiple input multiple output image radar and a system using the same. The multi-input multiple-output image radar method includes a first step of providing a plurality of antennas to which different channels are respectively allocated, and a distance direction compression through a 1: N splitter for each of the different low-frequency signals of each channel to a transmission signal. A second step of performing a linear frequency modulation through the process, each linear frequency modulated signal is transmitted in a pulse form to the observation region through a corresponding antenna continuously and received by the first signal processing unit, which is output from the first signal processing unit Receiving a compressed signal and receiving a signal output from the third step and the second signal processor to sequentially perform a phase compensation process, a range cell migration correction (RCMC) process, an interleaving process, and an azimuth direction compression, and convert the signal into a 2D video signal. And outputting a fourth step.
Description
본 발명은 영상 레이더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위성 및 항공 영상 레이더에 있어 가장 중요한 요구 조건 중의 하나인 방위 방향 해상도를 향상시키고 관측 폭을 넓히기 위한 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an image radar, and more particularly, a method of using a multi-input multiple output image radar for improving the azimuth resolution and widening the observation range, which is one of the most important requirements for satellite and aerial image radar, and a system using the same. It is about.
일반적인 레이더(radar)의 거리 해상도(range resolution)는 송신펄스 또는 압축 펄스의 폭에 의해 좌우되고 방위 해상도(azimuth resolution)는 안테나 빔 폭에 의해 결정된다. 고해상도의 지형 영상을 얻기 위해서는 안테나 빔 폭을 작게 하여야 하므로 충분히 큰 안테나가 필요하지만 항공기에 장착되는 탑재체의 크기가 제한되므로 물리적으로 큰 안테나를 이용하여 고해상도 영상을 얻기는 곤란하다. The range resolution of a typical radar depends on the width of the transmission pulse or the compression pulse and the azimuth resolution is determined by the antenna beam width. In order to obtain a high resolution terrain image, the antenna beam width must be small, so that a sufficiently large antenna is required, but since the size of the payload mounted on the aircraft is limited, it is difficult to obtain a high resolution image using a physically large antenna.
이런 문제를 해결하기 위하여 안테나를 탑재한 레이더를 이동시키고 신호처리 기법을 이용하여 수신된 신호를 합성하여 마치 커다란 안테나를 사용한 것처럼 고해상도의 영상을 얻는 방법이 1951년 Carl Wiley가 처음으로 제안한 영상레이더(synthetic aperture radar: SAR) 방식이다. 이는 위상 보상에 의한 초점을 형성하게 함으로써 탐지거리와 무관하게 일정한 방위 해상도를 얻을 수 있는 장점이 있으며 구름, 안개 등 기상조건 및 일조량에 상관없이 고해상도의 영상정보를 획득할 수 있다. In order to solve this problem, Carl Wiley's first image radar method was first proposed in 1951 by moving a radar equipped with an antenna and synthesizing the received signal using a signal processing technique to obtain a high resolution image as if using a large antenna. synthetic aperture radar (SAR). This has the advantage of obtaining a constant azimuth resolution irrespective of the detection distance by forming a focal point by phase compensation, and it is possible to obtain high resolution image information regardless of weather conditions such as clouds and fog and the amount of sunshine.
도 1은 일반적인 영상레이더(SAR)의 표준영상 모드(strip-map mode)를 나타낸 예시도이며, 도 2는 일반적인 영상레이더(SAR)의 고해상도 모드(spotlight mode)를 나타낸 예시도이며, 도 3은 일반적인 영상레이더(SAR)의 광역감시 모드(wide-scan mode)를 나타낸 예시도이다.FIG. 1 is an exemplary view showing a strip-map mode of a general image radar (SAR), FIG. 2 is an exemplary view showing a high resolution mode (spotlight mode) of a general image radar (SAR), and FIG. It is an exemplary view showing a wide-scan mode of a general image radar (SAR).
도 1 내지 도 3을 참조하면, 영상레이더 시스템의 기본적인 운용모드는 크게 표준영상 모드(strip-map mode), 고해상도 모드(spotlight mode), 광역감시 모드(wide-scan mode) 세 가지로 분류할 수 있다.1 to 3, the basic operation modes of the image radar system can be classified into three types: a standard image mode (strip-map mode), a high resolution mode (spotlight mode), and a wide-scan mode. have.
도 1에 기재된 표준영상 모드(strip-map mode)는 가장 기본적인 영상 모드로써 비행 방향으로 관측되는 지형 영상(Scene area)을 일정한 간격을 갖도록 연속적으로 얻을 수 있으며 보통의 해상도를 보장한다.The standard image mode (strip-map mode) described in FIG. 1 is the most basic image mode, which continuously obtains a terrain image observed in a flight direction at regular intervals and guarantees a normal resolution.
아래 [수학식 1]은 표준영상 모드의 방위방향 해상도를 나타내는 식이며, [수학식 2]는 관측영역을 구하기 위한 식일 수 있다.
[수학식 1][Equation 1]
: 방위 방향 해상도, : 안테나 길이, :비행체 속도 : Azimuth resolution, = Antenna length, Flight speed
: 도플러 밴드위스(banwidth), PRF: 펄스 반복 주파수(Pulse repetition frequency) : Doppler bandwidth, PRF: Pulse repetition frequency
[수학식 2]&Quot; (2) "
: 관측영역, : 광속, : 입사각 : Observation area, : Luminous flux, : Angle of incidence
위에 도시된 [수학식 1]과 [수학식 2]를 PRF에 관해 정리하면 아래와 같은 [수학식 3]을 도출할 수 있다. If
[수학식 3]를 자세히 살펴보면, 방위방향 해상도에 의해 PRF의 하한선이 결정되고 관측 폭에 의해 PRF의 상한선이 결정이 되는 것을 알 수 있다. Looking at
즉, 높은 해상도(고해상도 모드)를 위해선 높은 PRF가 필요하지만 넓은 관측 폭(광역 감시 모드)을 위해선 낮은 PRF가 요구되는 것이다.That is, high PRF is required for high resolution (high resolution mode), but low PRF is required for wide viewing width (wide monitoring mode).
[수학식 3]&Quot; (3) "
: 안테나 길이, :비행체 속도 : 광속, : 입사각
= Antenna length, Flight speed : Luminous flux, : Angle of incidence
또한, 도 2에 기재된 고해상도 모드 방식(spotlight mode)은 관측 영역(Scene area)의 정밀 영상을 형성하기 위한 모드 방식으로 서로 다른 방위각에서 기계적, 전자적으로 빔을 출력조절하여 관측 영역(Scene area)에 안테나 빔 조사시간을 증가시켜 타겟(target)의 많은 도플러 정보를 획득함으로써 더욱 높은 해상도의 영상을 얻을 수 있는 방법이다. 그러나, 좁은 정찰범위와 영상의 연속성이 보장되지 않는 단점을 가진다.
In addition, the high-resolution mode (spotlight mode) described in Figure 2 is a mode for forming a precise image of the scene area (Scene area) is a mode method for outputting the beam mechanically and electronically at different azimuth angles in the scene area (Scene area) By increasing the antenna beam irradiation time and obtaining a large amount of Doppler information of a target, a higher resolution image can be obtained. However, there is a disadvantage that the narrow reconnaissance range and the continuity of the image are not guaranteed.
도 3에 기재된 광역감시 모드(wide-scan mode)는 순차적으로 고각 방향으로 안테나 빔을 조사하는 방식으로 가장 넓은 정찰범위를 가지지만 한 지역 당 할당되는 빔의 조사 시간이 짧아 해상도가 다른 모드에 비해 현저히 떨어지는 단점을 가지고 있으며 영상 형성에 필요한 추가적인 운용 기법과 처리기법이 필요하므로 그 복잡성으로 인해 표준영상 모드(strip-map mode)와 고해상도 모드(spotlight)에 비해 활용성이 떨어진다. The wide-scan mode described in FIG. 3 has the widest reconnaissance range by sequentially irradiating antenna beams in an elevation direction, but has a shorter irradiation time of beams allocated to one region, compared to other modes. It has a significant disadvantage, and because of the additional operation and processing techniques required for image formation, the complexity is less than the standard image mode (strip-map mode) and high-resolution mode (spotlight).
앞서 언급한 표준영상 모드(strip-map mode)의 방위방향 해상도와 관측영역은 [수학식 1],[수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다. The above-mentioned azimuth resolution and the observation area of the above-described standard image mode (strip-map mode) may be represented by
이에 따라 위성용 영상레이더의 방위방향 해상도를 증가시키면서 동시에 관측 폭을 넓히는 많은 연구가 진행되었다. Accordingly, many studies have been conducted to increase the viewing range while increasing the azimuth resolution of satellite image radar.
그중 하나는, 대부분 하나의 송신기를 사용하여 신호를 방사한 후 다수의 수신기를 두어 낮은 반복 펄스 주파수(이하, PRF) 신호를 수신한 다음 인터리빙(interleaving), 표본화(sampling) 등의 신호처리 기법을 통하여 높은 PRF를 사용했을 때와 같은 고해상도 영상을 획득하고 낮아진 PRF 만큼 관측 폭을 넓히는 방법이다.
One of them uses mostly one transmitter to emit a signal, and then has a large number of receivers to receive a low repetitive pulse frequency (hereinafter referred to as PRF) signal and then use signal processing techniques such as interleaving and sampling. By using this method, a high resolution image obtained by using a high PRF is obtained and the view width is extended by a lower PRF.
도 4는 일반적인 영상레이더(SAR)의 squinted multi beam 방법을 나타낸 예시도이며, 도 5는 일반적인 영상레이더(SAR)의 single phase center(SPC) 모드를 나타낸 예시도이며, 도 6은 일반적인 영상레이더(SAR)의 displaced phase center(DPC) 모드를 나타낸 예시도이며, 도 7은 일반적인 영상레이더(SAR)의 쿼드 배열(quad element array) 방법을 나타낸 예시도이며, 도 8은 일반적인 영상레이더(SAR)의 high resolution wide swath(HRWS) 방법을 나타낸 예시도이다.4 is an exemplary view showing a squinted multi beam method of a general image radar (SAR), FIG. 5 is an exemplary view showing a single phase center (SPC) mode of a general image radar (SAR), and FIG. FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating a displaced phase center (DPC) mode of the SAR, FIG. 7 is a diagram illustrating a quad element array method of a general image radar (SAR), and FIG. 8 is a diagram of a general image radar (SAR). An illustration showing the high resolution wide swath (HRWS) method.
도 4를 참조하면, 스퀸티드 다중 빔(Squinted multi beam) 방법은 안테나를 수직 축 방향으로 회전하여 안테나의 다중 빔이 넓은 면적에 방사되도록 하는 기술로서 고정된 각도를 이용하여 광역감시 모드 보다 운용 시 편한 장점을 가지고 있다. Referring to FIG. 4, the squinted multi beam method is a technique of rotating an antenna in a vertical axis direction so that multiple beams of the antenna are radiated over a large area. It has the advantage of being comfortable.
하지만, 관측 영역 당 방사되는 시간이 짧아 높은 해상도를 보장하지 못한다.However, the time emitted per observation area is short and does not guarantee high resolution.
도 5에 도시된 단일 위상 중심(Single Phase Center: SPC) 방법은 넓은 관측 영역에 넓은 빔 패턴을 이용하여 하나의 송신 안테나로 송신하고 좁은 수신 빔 안테나 여러 개로 수신하는 방법을 나타낸다. The single phase center (SPC) method illustrated in FIG. 5 illustrates a method of transmitting with a single transmit antenna using a wide beam pattern in a wide viewing area and receiving with multiple narrow receive beam antennas.
이때 중요한 점은 좁은 여러 개의 수신 빔은 넓은 송신 빔을 겹치는 구간 없이 모두 커버해야 한다는 점이다. 각 좁은 수신 빔은 이미 상대적으로 중심 빔에 비해 기울어진 각도를 알고 있기 때문에 도플러 중심 주파수를 산정할 수 있게 된다. The important point is that several narrow reception beams should cover all of the wide transmission beams without overlapping sections. Since each narrow receive beam already knows the angle of inclination relative to the center beam, it is possible to estimate the Doppler center frequency.
좁은 영역을 수신한 수신 빔은 그만큼 신호처리에 필요한 도플러 주파수가 줄어들게 되고 예컨대, 도 5의 경우는 약 1/3의 도플러 주파수가 필요하게 된다. Receiving beams receiving a narrow area have a reduced Doppler frequency required for signal processing. For example, in the case of FIG. 5, a Doppler frequency of about 1/3 is required.
따라서, 도 5에 도시된 표준영상 모드에서 얻는 전체 도플러 주파수 대역을 SPC 모드에서는 1/3만의 주파수 대역을 사용하여 얻을 수 있게 되는 것이다. Therefore, the entire Doppler frequency band obtained in the standard video mode shown in FIG. 5 can be obtained using only 1/3 of the frequency bands in the SPC mode.
즉, 1/3 만큼 줄어든 반복 펄스 주파수(PRF)에 의해 관측 폭은 그에 해당하는 만큼 넓어지는 것이다. 하지만, 단일 위상 중심(Single Phase Center: SPC) 방법은 각 수신 빔의 부엽이 옆의 주엽에 영향을 미치기 때문에 매우 큰 노이즈로 작용하는 단점이 있어 이를 억제하는 방법이 꼭 필요하다.
That is, the repetition pulse frequency (PRF) reduced by 1/3 increases the observation width correspondingly. However, since the single phase center (SPC) method has a disadvantage of acting as a very large noise because the side lobe of each reception beam affects the adjacent main lobe, a method of suppressing it is necessary.
도 6의 대체 위상 중심(displaced phase center: 이하, DPC) 방법은 단일 위상 중심(Single Phase Center: SPC) 방법과 마찬가지로 넓은 영역에 조사되는 하나의 송신 안테나를 가진다. The displaced phase center (DPC) method of FIG. 6 has a single transmit antenna irradiated over a wide area like the single phase center (SPC) method.
하지만, 좁은 수신 빔 여러 개를 사용하는 것이 아니라 송신 빔 만큼의 넓은 빔을 가지는 여러 개의 수신 안테나를 사용한다. 이는 안테나의 부엽이 옆 안테나 주엽의 신호에 노이즈로써 작용하는 점을 막을 수 있다. However, instead of using several narrow reception beams, several reception antennas having a beam as wide as a transmission beam are used. This can prevent the side lobe of the antenna from acting as noise on the signal of the side antenna main lobe.
도 6의 경우 DPC 방법은 SPC 방법과 마찬가지로 1/3 PRF를 사용하여 표준영상 모드의 경우와 같은 도플러 히스토리를 얻게 되는데 각 채널의 기울어진 도플러 중심 주파수를 사용하는 것이 아니라 수신된 신호를 인터리빙(interleaving) 신호처리 방법으로 사용한다. In the case of FIG. 6, the DPC method obtains the same Doppler history as in the standard video mode using 1/3 PRF like the SPC method, but does not use the inclined Doppler center frequency of each channel but interleaves the received signal. ) It is used as a signal processing method.
즉, 샘플링된 신호를 중간에 적절히 배치하여 마치 높은 PRF로 샘플링한 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다. In other words, by properly arranging the sampled signal in the middle, it is possible to obtain an effect as if sampling at a high PRF.
이때, 요구되는 조건은 매우 정확한 PRF로 신호처리를 해야 한다는 점이다. At this time, the required condition is that signal processing must be performed with a very accurate PRF.
만약 PRF에 오차가 생기게 되면 신호를 겹치는 과정에서 큰 오차가 발생하기 때문에 정확하게 원하는 해상도의 영상을 얻기 힘들다. 그럼에도 불구하고 DPC 방법은 방위방향 해상도와 관측 폭의 상쇄(trade-off) 관계를 크게 해소하였기 때문에 이어지는 다른 방법들의 기초가 되며 매우 유용하게 쓰이고 있다.
If an error occurs in the PRF, a large error occurs in the process of overlapping signals, and thus it is difficult to accurately obtain an image having a desired resolution. Nevertheless, the DPC method is very useful as it is the basis for the other methods that follow because it largely eliminates the trade-off relationship between azimuth resolution and observation width.
도 7에 도시된 쿼드 배열(quad element array) 방법은 DPC 방법을 확장한 개념으로 하나의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 방법으로, 세로축으로 분리하여 위치한 안테나는 서로 다른 관측 영역을 가지게 되며 가로축으로 위치한 안테나는 DPC 방법과 같은 기술로 고해상도의 방위방향 해상도를 보장한다. The quad element array method shown in FIG. 7 is an extension of the DPC method and uses one transmitting antenna and four receiving antennas. Antennas separated by the vertical axis have different viewing areas and the horizontal axis The antenna located in the same direction as the DPC method guarantees the high resolution azimuth resolution.
즉, DPC 안테나를 세로축으로 한단 더 올려 구성한 것으로 볼 수 있다. 이 방법 역시 엄밀한 PRF가 요구되며 세로축으로 분리된 수신 안테나의 작동은 송신 시간 동안 작동을 멈추어야 하기 때문에 두 관측 영역 사이에 불연속적인 영상이 생기는 단점이 존재한다. In other words, it can be seen that the configuration of the DPC antenna further up the vertical axis. This method also requires a rigorous PRF, and the operation of the receiving antenna separated by the vertical axis has to be stopped during the transmission time, resulting in a discontinuous image between the two viewing areas.
DPC 방법을 더욱 확장하여 제시된 방법이 high resolution wide swath(이하, HRWS) 방법이다. 이는 송신 안테나와 수신 안테나를 분리하여 이중 격자(bi-static) 구조를 가지며 작은 송신 안테나로 넓은 관측 영역에 빔을 방사하고 큰 수신 안테나를 사용해 적은 송신 안테나의 이득을 보상한다.
The method proposed by further extending the DPC method is a high resolution wide swath (hereinafter referred to as HRWS) method. It has a bi-static structure by separating the transmitting and receiving antennas, and emits a beam in a wide viewing area with a small transmitting antenna, and compensates the gain of the small transmitting antenna by using the large receiving antenna.
따라서, 도 8을 참조하면, 방위방향으로는 DPC와 같은 방법으로 송신 안테나 길이의 반에 해당하는 해상도를 얻게 되고 거리방향으로는 디지털 빔 형성(digital beamforming)을 통해 수신 시간에 따라 빔을 가까운 관측영역부터 먼 관측영역까지 훑으면서 넓은 범위의 지역을 관측하게 된다. 이러한 방식은 송신 안테나에 비해 커진 수신안테나의 크기 만큼 비례하여 관측영역이 넓어질 수 있다.Therefore, referring to FIG. 8, a resolution corresponding to half of the length of a transmission antenna is obtained in the azimuth direction in the same manner as a DPC, and in the distance direction, the beam is closely observed according to a reception time through digital beamforming. You can observe a wide range of areas by scanning from the area to the far field. In this manner, the viewing area can be widened in proportion to the size of the receiving antenna which is larger than that of the transmitting antenna.
하지만, 수신 채널의 증가로 매우 큰 메모리의 필요성과 물리적인 수신 안테나의 크기와 무게의 증가가 HRWS 방법의 단점이 된다.However, the need for a very large memory and an increase in the size and weight of the physical receive antenna due to the increase of the reception channel are disadvantages of the HRWS method.
이러한 하나의 송신 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용하는 방법은 일반적인 하나의 안테나로 송수신을 하는 영상 레이더 시스템에 비하여 방위방향 영상을 N(수신 안테나 개수) 배 증가시키거나 또는 PRF를 N 배 감소시켜 그에 해당하는 관측 폭을 넓힐 수 있는 가능성을 가진다.
The method using one transmitting antenna and a plurality of receiving antennas increases the azimuth image by N (number of receiving antennas) or decreases the PRF by N times compared to a general image radar system that transmits and receives with a single antenna. It has the potential to widen the corresponding observation range.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존의 영상 레이더 구조상으로 인해 측정되던 관측 지형의 낮은 방위 방향 해상도와 레이더의 좁은 관측 폭을 본 발명의 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법 및 이를 이용한 시스템으로 해결하고자 한다.
The problem to be solved by the present invention is to solve the low azimuth resolution of the observation terrain and the narrow view width of the radar measured by the existing image radar structure with the method and system using the multi-input multiple output image radar of the present invention. .
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템은 서로 다른 채널이 각각 할당된 복수의 안테나를 구비하는 안테나부, 상기 안테나부로부터 출력된 송신 신호에 각 채널의 서로 다른 저 주파 신호들 각각이 1:N 분배기를 거쳐 거리 방향 압축 과정을 통해 선형 주파수 변조를 수행하고, 각 선형 주파수 변조된 신호가 펄스 형태로 해당 안테나를 통해 연속적으로 관측 영역에 송신하여 수신하도록 하는 제1 신호 처리부, 상기 제1 신호 처리부로부터 출력되는 압축 신호를 수신하여 위상보상 과정, RCMC(Range cell migration correction)과정, 인터리빙 과정, 및 방위방향 압축을 순차적으로 수행하는 제2 신호 처리부 및 상기 제2 신호 처리부로부터 출력되는 신호를 수신하여 2D 영상 신호로 출력하는 영상 처리부를 포함한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-input multiple output video radar system including an antenna unit having a plurality of antennas each having different channels assigned thereto, and each channel of each channel to a transmission signal output from the antenna unit. Each of the other low frequency signals performs linear frequency modulation through a 1: N splitter through a distance-wise compression process, and each linear frequency modulated signal is transmitted in a pulse form to the observation region continuously through the corresponding antenna. A second signal processor for receiving a compressed signal output from the first signal processor, the first signal processor, and sequentially performing a phase compensation process, a range cell migration correction (RCMC) process, an interleaving process, and an azimuth direction compression; It includes an image processing unit for receiving a signal output from the 2 signal processing unit to output a 2D image signal The.
상기 각 안테나는 상기 관측 영역으로 할당된 채널을 포함하는 송신 펄스를 연속적으로 방사하는 송신부 및 상기 송신 펄스가 관측영역에서 반사되어 되돌아 오는 신호를 해당 채널을 통해 수신하는 수신부가 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.
Each of the antennas includes a transmitter for continuously radiating a transmission pulse including a channel allocated to the observation area and a receiver for receiving a signal through the corresponding channel, in which the transmission pulse is reflected from the observation area. do.
상기 제1신호 처리부는 관측영역으로부터 수신된 송신 신호로부터 각 채널의 저 주파 신호를 검출하는 필터부, 상기 필터부로부터 출력되는 저주파 신호를 복수 개의 신호로 분리하는 분배기 및 상기 분배기로부터 출력되는 신호들의 거리 방향 압축과정을 수행하여 압축된 신호(N2)를 출력하는 거리 방향 압축부를 포함한다.
The first signal processor may include a filter for detecting low frequency signals of respective channels from a transmission signal received from an observation region, a divider for separating the low frequency signals output from the filter into a plurality of signals, and a signal output from the divider. And a distance direction compression unit configured to output a compressed signal N 2 by performing a distance direction compression process.
상기 제2신호 처리부는 제1신호 처리부로부터 출력되는 복수의 압축된 신호를 수신하여 상기 복수의 압축된 신호들 각각의 위상을 보상하는 위상 보상부, 상기 위상 보상부로부터 출력되는 보상 신호를 수신하여 거리 방향 이동 조정 과정을 수행하는 RCMC, 상기 RCMC로 부터 출력되는 데이터를 인터리빙 과정을 수행하는 인터리빙부, 상기 인터리빙부로부터 출력되는 신호를 수신하여 방위방향 압축을 수행하는 방위 방향 압축부를 포함한다.
The second signal processor receives a plurality of compressed signals output from the first signal processor and compensates the phase of each of the plurality of compressed signals, and receives a compensation signal output from the phase compensator. RCMC performing a distance movement adjustment process, an interleaving unit performing an interleaving process of data output from the RCMC, and an azimuth compression unit receiving a signal output from the interleaving unit and performing azimuth compression.
상기 제1신호 처리부는 상기 송신 신호의 직교성을 유지하기 위해 slop varying shirp 신호를 사용하는 것을 특징으로 한다.
The first signal processor may use a slop varying shirp signal to maintain orthogonality of the transmission signal.
상기 제1신호 처리부는 상기 수신부로부터 수신된 상기 다수의 송신에 의한 신호 분배 과정을 수행하며, 상기 신호 분배 과정은 상기 다수의 송신 신호들 간의 직교성이 보장되도록 매칭 필터링 방식을 이용하는 것을 특징으로 하며, The first signal processor performs a signal distribution process by the plurality of transmissions received from the receiver, and the signal distribution process uses a matching filtering scheme to ensure orthogonality between the plurality of transmission signals.
[수학식 4]&Quot; (4) "
[수학식 5][Equation 5]
여기서, i번째의 송신신호(Stxi)를 나타내고, 이때, 기저대역의 신호(Stxb)는 상기 [수학식 5]를 이용하여 도출가능하며, 상기 [수학식 4]와 상기 [수학식 5]를 이용한다. Here, the i-th transmission signal S txi is represented, and the baseband signal S txb can be derived using
여기서 는 시스템의 중심 주파수를, 는 신호의 크기, 는 펄스폭, 는 chirp 펄스의 선형 주파수 변조율(linear frequency modulation(LFM) rate)를 나타낸다.
here Is the center frequency of the system, Is the size of the signal, Is the pulse width, Denotes a linear frequency modulation (LFM) rate of chirp pulses.
상기 영상 레이더 시스템은 한 PRI 구간동안 N2의 샘플 포지션을 획득하는 것을 특징으로 한다.
The image radar system is characterized in that to obtain a sample position of N 2 during one PRI interval.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법은 서로 다른 채널이 각각 할당된 복수의 안테나를 제공하는 단계, 송신 신호에 각 채널의 서로 다른 저 주파 신호들 각각에 1:N 분배기를 거쳐 거리 방향 압축 과정을 통해 선형 주파수 변조를 수행하고, 각 선형 주파수 변조된 신호가 펄스 형태로 해당 안테나를 통해 연속적으로 관측 영역에 송신하여 제1신호 처리부로 수신하는 제1단계, 상기 제1 신호 처리부로부터 출력되는 압축 신호를 수신하여 위상보상 과정, RCMC(Range cell migration correction)과정, 인터리빙 과정, 및 방위방향 압축을 순차적으로 수행하는 제2단계 및 상기 제2 신호 처리부로부터 출력되는 신호를 수신하여 2D 영상 신호로 출력하는 단계를 포함한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of using a multiple input multiple output image radar, the method comprising: providing a plurality of antennas to which different channels are allocated, respectively, different low frequency signals of each channel to a transmission signal A linear frequency modulation is performed through a 1: N splitter through a distance direction compression process, and each linear frequency modulated signal is continuously transmitted to a viewing area through a corresponding antenna in a pulse form and received by a first signal processor. In the step, the second step of receiving a compressed signal output from the first signal processor to sequentially perform a phase compensation process, a range cell migration correction (RCMC) process, an interleaving process, and azimuth compression, and from the second signal processor And receiving the output signal and outputting the 2D video signal.
상기 제1단계는 관측영역으로부터 수신된 송신 신호로부터 각 채널이 독립적인 기저대역을 갖도록 변조하는 (a)단계, 상기 변조된 신호를 1:N 분배기를 이용하여 복수 개(N, N은 자연수)의 신호로 분배하는 (b)단계 및 상기 복수 개의 신호들 각각을 거리 방향에 따른 압축과정을 수행하여 복수개의 압축된 신호(N2, N은 자연수)를 출력하는 (c)단계를 포함한다.
The first step is (a) modulating each channel to have an independent baseband from the transmission signal received from the observation region, a plurality of modulated signals using a 1: N splitter (N, N is a natural number) (B) distributing each signal into a signal and outputting a plurality of compressed signals (N 2 and N are natural numbers) by performing a compression process according to the distance direction.
상기 제2단계는 상기 제1단계로부터 출력되는 복수의 압축된 신호를 수신하여 상기 복수 개의 압축된 신호들 각각의 위상을 위상 보상부를 이용하여 보상하는 (d)단계, 상기 위상 보상부로부터 출력되는 보상 신호를 수신하여 거리 방향 이동 조정 과정을 수행하는 (e)단계, 상기 거리방향 이동 조정 과정을 수행하여 출력된 결과값을 토대로 인터리빙 과정을 수행하는 (f)단계 및 상기 인터리빙부로부터 출력되는 신호를 수신하여 방위방향 압축을 수행하는 (g)단계를 포함한다.
The second step includes receiving a plurality of compressed signals outputted from the first step and compensating a phase of each of the plurality of compressed signals using a phase compensator (d), which is output from the phase compensator. (E) performing a distance direction adjustment process by receiving a compensation signal, performing an interleaving process based on a result value output by performing the distance direction adjustment process, and a signal output from the interleaving unit (G) receiving a and performing azimuth compression.
상기 제1단계는 상기 송신 신호의 직교성을 유지하기 위해 slop varying shirp 신호를 사용하는 단계를 더 포함한다.
The first step further includes using a slop varying shirp signal to maintain orthogonality of the transmitted signal.
상기 제1단계는,The first step,
상기 수신부로부터 수신된 상기 다수의 송신에 의한 신호 분배과정을 수행하며, 상기 신호 분배과정은 상기 다수의 송신 신호들 간의 직교성이 보장되도록 매칭 필터링 방식을 이용하는 단계인 것을 특징으로 하며, A signal distribution process is performed by the plurality of transmissions received from the receiving unit, and the signal distribution process is a step of using a matching filtering method to ensure orthogonality between the plurality of transmission signals.
[수학식 4]&Quot; (4) "
[수학식 5][Equation 5]
여기서, i번째의 송신신호(Stxi)를 나타내고, 이때, 기저대역의 신호(Stxb)는 상기 [수학식 5]를 이용하여 도출가능하며,Here, the i-th transmission signal S txi is represented, and at this time, the baseband signal S txb can be derived using
상기 다수의 신호들 간의 직교성은 [수학식 4]와 상기 [수학식 5]를 이용하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법. Orthogonality between the plurality of signals using the equation (4) and the equation (5).
여기서 는 시스템의 중심 주파수를, 는 신호의 크기, 는 펄스폭, 는 chirp 펄스의 선형 주파수 변조율(linear frequency modulation(LFM) rate)를 나타낸다.
here Is the center frequency of the system, Is the size of the signal, Is the pulse width, Denotes a linear frequency modulation (LFM) rate of chirp pulses.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템을 사용함으로써 한 PRI 동안 N2안의 샘플 포지션을 획득하게 되며, 이는 DPC 기반 시스템에 비해 방위방향 해상도를 N배 증가시키거나 또는 반복 펄스 주파수를 N배 감소시켜 그에 해당하는 관측폭을 넓힐 수 있는 효과가 있다.
As described above, according to the present invention, by using a multi-input multiple-output image radar system, a sample position in N 2 is obtained during one PRI, which increases the azimuth resolution by N times or repeats pulses compared to a DPC-based system. By reducing the frequency by N times, the corresponding coverage can be widened.
도 1은 일반적인 영상레이더(SAR)의 표준영상 모드(strip-map mode)를 나타낸 예시도이다.
도 2는 일반적인 영상레이더(SAR)의 고해상도 모드(spotlight mode)를 나타낸 예시도이다.
도 3은 일반적인 영상레이더(SAR)의 광역감시 모드(wide-scan mode)를 나타낸 예시도이다.
도 4는 일반적인 영상레이더(SAR)의 squinted multi beam 방법을 나타낸 예시도이다.
도 5는 일반적인 영상레이더(SAR)의 single phase center(SPC) 모드를 나타낸 예시도이다.
도 6은 일반적인 영상레이더(SAR)의 displaced phase center(DPC) 모드를 나타낸 예시도이다.
도 7은 일반적인 영상레이더(SAR)의 쿼드 배열(quad element array) 방법을 나타낸 예시도이다.
도 8은 일반적인 영상레이더(SAR)의 high resolution wide swath(HRWS) 방법을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 10은 도 9에 도시된 제1 신호 처리부를 보다 상세하게 나타낸 블럭도이다.
도 11은 도 9에 도시된 제2 신호 처리부를 보다 상세하게 나타낸 블럭도이다.
도 12는 도 10에 도시된 신호들의 타이밍을 나타낸 타이밍도이다.
도 13은 표 1에 도시된 다양한 파라미터 값을 적용하여 각 신호들의 시간에 따른 주파수의 변화를 측정하기 위한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템의 신호획득 위치를 나타낸 예시도이다.
도 15는 DPC 기반의 영상레이더 시스템과 본 발명의 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템의 점 표적 임펄스 응답비교를 나타낸 예시도이다.
도 16은 DPC 기반의 영상레이더 시스템과 본 발명의 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템의 관측 폭 비교를 나타낸 예시도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법을 나타낸 플로우 챠트이다.
도 18은 도 17에 기재된 제2 단계를 보다 상세하게 나타낸 플로우 챠트이다.
도 19는 도 17에 기재된 제3 단계를 보다 상세하게 나타낸 플로우 챠트이다. FIG. 1 is an exemplary view illustrating a standard image mode (strip-map mode) of a general image radar (SAR).
2 is a diagram illustrating a high resolution mode (spotlight mode) of a general image radar (SAR).
3 is an exemplary view showing a wide-scan mode of a general image radar (SAR).
4 is an exemplary diagram illustrating a squinted multi beam method of a general image radar (SAR).
5 is an exemplary diagram illustrating a single phase center (SPC) mode of a general image radar (SAR).
6 is an exemplary diagram illustrating a displaced phase center (DPC) mode of a general image radar (SAR).
7 is an exemplary diagram illustrating a quad element array method of a general image radar (SAR).
8 is an exemplary view illustrating a high resolution wide swath (HRWS) method of a general image radar (SAR).
9 is a block diagram schematically illustrating a multiple input multiple output video radar system according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram illustrating in detail the first signal processor illustrated in FIG. 9.
FIG. 11 is a block diagram illustrating in detail the second signal processor illustrated in FIG. 9.
FIG. 12 is a timing diagram illustrating timing of signals shown in FIG. 10.
FIG. 13 is a graph for measuring a change in frequency with time of each signal by applying various parameter values shown in Table 1. FIG.
14 is an exemplary view showing a signal acquisition position of a multiple input multiple output image radar system according to an embodiment of the present invention.
15 is an exemplary diagram illustrating a point target impulse response comparison between a DPC-based image radar system and a multi-input multiple output image radar system according to the present invention.
FIG. 16 is an exemplary diagram illustrating an observation width comparison between a DPC based image radar system and a multiple input multiple output image radar system according to the present invention.
17 is a flowchart illustrating a method of using a multiple input multiple output image radar according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a flow chart illustrating in detail the second step described in FIG. 17.
FIG. 19 is a flow chart showing in detail the third step described in FIG. 17.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부","~기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. In addition, the terms "~", "~" described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings that illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.9 is a block diagram schematically illustrating a multiple input multiple output video radar system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 바와같이, 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템은 서로 다른 채널이 각각 할당된 복수의 안테나를 구비하는 안테나부(100), 송신 신호에 각 채널의 서로 다른 저 주파 신호들 각각에 1:N 분배기를 거쳐 거리 방향 압축 과정을 통해 선형 주파수 변조를 수행하고, 각 선형 주파수 변조된 신호가 펄스 형태로 해당 안테나를 통해 연속적으로 관측 영역에 송신하여 수신하도록 하는 제1 신호 처리부(200), 상기 제1 신호 처리부(200)로부터 출력되는 복수의 압축 신호(MRx1~MRxn)를 수신하여 위상보상 과정, RCMC(Range cell migration correction)과정, 인터리빙 과정, 및 방위방향 압축을 순차적으로 수행하는 제2 신호 처리부(300) 및 상기 제2 신호 처리부(300)로부터 출력되는 신호를 수신하여 2D 영상 신호로 출력하는 영상 처리부(400)를 포함한다.
As shown in FIG. 9, the multi-input multiple-output image radar system includes an
상기 복수의 안테나 각각은(예컨대, 제1안테나 부터 제n안테나) 상기 관측 영역으로부터 할당된 채널을 포함하는 송신 펄스를 연속적으로 방사하는 송신부 및 상기 송신 펄스가 관측영역에서 반사되어 되돌아 오는 신호를 해당 채널을 통해 수신하는 수신부로 구성될 수 있다.
Each of the plurality of antennas (eg, the first antenna to the nth antenna) corresponds to a transmitter for continuously radiating a transmission pulse including a channel allocated from the observation region and a signal from which the transmission pulse is reflected and returned from the observation region. It may be configured as a receiver for receiving through a channel.
도 10은 도 9에 도시된 제1 신호 처리부를 보다 상세하게 나타낸 블럭도이다.FIG. 10 is a block diagram illustrating in detail the first signal processor illustrated in FIG. 9.
도 10을 참조하면, 상기 제1신호 처리부(200)는 필터부(210), 분배부(220) 및 압축부(230)를 포함할 수 있다. 상기 필터부(210)는 관측 영역으로부터 수신된 송신 신호(SRx1~SRxn)로부터 각 채널의 저 주파 신호를 검출하는 기능을 한다.Referring to FIG. 10, the
상기 분배부(220)는 복수의 분배기로 구성될 수 있으며, 상기 필터부(210)로부터 전송되는 복수의 저주파 신호들 각각을 복수 개의 신호(N,N은 자연수)로 분배하는 기능을 수행한다.The
상기 압축부(230)는 상기 분배부(220)로부터 전송되는 복수의 저주파 신호들 각각을 거리 방향 압축과정을 수행하여 압축된 신호(N2)를 생성하여 제2신호 처리부(300)로 출력한다.
The
도 11은 도 9에 도시된 제2 신호 처리부를 보다 상세하게 나타낸 블럭도이다.FIG. 11 is a block diagram illustrating in detail the second signal processor illustrated in FIG. 9.
도 11을 참조하면, 상기 제2신호 처리부(300)는 위상 보상부(310), RCMC(320) 및 방위 방향 압축부(330)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 신호 처리부(300)는 인터리빙부를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, the
상기 위상 보상부(310)는 제1신호 처리부(200)로부터 출력되는 복수의 압축된 신호(N2)를 수신하여 상기 복수의 압축된 신호(N2)들 각각의 위상을 보상하는 기능을 수행한다.The
상기 RCMC(320)는 상기 위상 보상부(310)로부터 출력되는 보상 신호를 수신한 후, 거리 방향 이동 조정 과정을 수행하여 그에 상응하는 결과값을 출력한다.The
상기 인터리빙부는 상기 RCMC로 부터 출력되는 결과값을 인터리빙한다.The interleaving unit interleaves a result value output from the RCMC.
상기 방위 방향 압축부(330)는 상기 인터리빙부로부터 출력되는 신호를 수신하여 방위방향 압축을 수행하는 기능을 수행한다.
The
보다 구체적으로, 상기 안테나부 내의 다수의 안테나들은 다수의 송신부와 다수의 수신부로 구성될 수 있으며, 상기 각 송신부로부터 출력되는 출력신호가 관측영역에 전송되어 반사된 다수의 송신신호들 각각은 상기 제1 신호 처리부로 수신된다. More specifically, the plurality of antennas in the antenna unit may be composed of a plurality of transmitters and a plurality of receivers, and the output signals output from the respective transmitters are transmitted to the observation area and each of the plurality of transmitted signals reflected by each of the first 1 is received by the signal processor.
상기 제1 신호 처리부로 수신된 다수의 수신신호들 각각은 매칭 필터링 방식을 통해 독립적인 기저대역(예컨대, 저 대역)을 포함하게 변조된다.Each of the plurality of received signals received by the first signal processor is modulated to include an independent baseband (eg, a lowband) through a matching filtering scheme.
이후, 상기 제1 신호 처리부(200)는 상기 관측영역으로부터 전송된 수신신호는 관측 영역과의 거리를 측정하기 위해 1:N 분배기를 이용하여 거리방향에 따른 압축 신호(N2)를 생성하게 된다. 여기서, 각각의 매칭 필터링에 사용되는 기준신호(reference signal)는 다수의 송신부들 각각에서 방사된 신호일 수 있다.Thereafter, the
상기 필터부(210)는 다수의 저대역 통과필터로 구성될 수 있으며, 상기 다수의 저대역 통과필터의 갯수는 상기 다수의 송?수신부의 갯수와 동일한 갯수일 수 있다.
The
여기서, 상기 안테나부는 다수의 송?수신 안테나로 구성될 수 있으며, 다수의 송신 안테나의 길이는 상기 수신 안테나의 길이와 적어도 동일하거나 2배 이상의 길이를 갖도록 형성된다. 이때 송신 안테나를 구성하는 다수의 개별 안테나는 독립적으로 on / off 가 가능하여 송신안테나의 길이 및 위치를 쉽게 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
Here, the antenna unit may be composed of a plurality of transmit and receive antennas, and the lengths of the plurality of transmit antennas are formed to have a length that is at least equal to or twice the length of the receive antenna. At this time, a plurality of individual antennas constituting the transmission antenna can be independently on / off can be configured to easily adjust the length and position of the transmission antenna.
참고로, 상기 인터리빙은 페이딩 등에 의한 집중 비트 에로(burst error)가 발생되기 쉬운 무선 채널 환경에서 집중적인 비트 에러를 분산시키는 기술을 나타낸다.For reference, the interleaving represents a technique of distributing intensive bit errors in a wireless channel environment where intensive bit errors are likely to occur due to fading or the like.
즉, 데이터 열의 순서를 일정 단위로 재 배열시킴으로써, 순간적인 잡음에 의한 데이터 열 중간의 비트가 손실되더라고 그 영향을 국부적으로 나타나게하여 복수할 수 있게 하는 것을 말한다. 이는 어떤 한 시점에서 간섭등으로 정보가 손실된 채 신호를 수신할 경우에, 이 신호를 다시 원래의 순서대로 재배열함으로써 손실된 정보가 분산되며 단지 부분적으로만 정보가 손실되게 할 수 있게 된다.
In other words, by rearranging the order of the data strings in a certain unit, even if the bits in the middle of the data strings are lost due to instantaneous noise, the influences appear locally so that a plurality of the data strings can be localized. This means that when a signal is received with information lost due to interference at some point, the signal is rearranged again in the original order so that the lost information is distributed and only partially lost.
도 12는 도 9에 도시된 신호들 각각의 타이밍을 나타낸 타이밍도이다.12 is a timing diagram illustrating timing of each of the signals illustrated in FIG. 9.
도 9 내지 도 12를 참조하면, 다수의 송신신호들 각각은(Tx1~TxN) 제1간격(τ)을 갖는 펄스 단위로 수신부 내의 다수의 수신기들 각각에 전송된다. 상기 다수의 송신신호(Tx1 부터 Txn)들 각각은 (△τ)만큼의 시간 간격으로 가이드 타임을 두어 활성화된다.9 to 12, each of the plurality of transmission signals (Tx1 to TxN) is transmitted to each of the plurality of receivers in the receiver in pulse units having a first interval τ. Each of the plurality of transmission signals Tx1 to Txn is activated with a guide time at a time interval of Δτ.
여기서, 관측 영역으로부터 수신된 송신 신호들 간의 직교성이 보장되어야만 정확한 영상을 복원할 수 있게 된다.In this case, the orthogonality between the transmission signals received from the observation region must be guaranteed to restore the correct image.
[수학식 4]&Quot; (4) "
[수학식 5][Equation 5]
상기 [수학식 4]는 i번째의 송신신호(Stxi)를 나타내고, 이대 기저대역의 신호(Stxb)는 상기 [수학식 5]를 이용하여 도출할 수 있다.Equation 4 represents the i-th transmission signal S txi , and the baseband signal S txb can be derived using
여기서 는 시스템의 중심 주파수를, 는 신호의 크기, 는 펄스폭, 는 첩(chirp) 펄스의 선형 주파수 변조율(linear frequency modulation(LFM) rate)를 나타낸다.
here Is the center frequency of the system, Is the size of the signal, Is the pulse width, Denotes a linear frequency modulation (LFM) rate of chirp pulses.
여기서 다양한 선형 주파수 변조율(LFM rate)를 사용함으로써 송신 신호간의 직교성을 보장할 수 있게 된다. Here, by using various linear frequency modulation rates (LFM rates), it is possible to ensure orthogonality between transmission signals.
[수학식 6]&Quot; (6) "
이때 거리방향으로 같은 해상도를 얻기 위해서는 다수의 송신신호들 각각은 동일한 대역폭을 가져야 한다. 따라서 서로 다른 선형 주파수 변조율(LFM rate)를 갖는 상기 다수의 송신신호들 각각이 동일한 대역폭을 얻기 위해선 상기 각 송신 신호의 대역폭은 선형 주파수 변조율과 반비례하여야 하며, [수학식 6]을 통해서 상기 대역폭의 크기를 도출할 수 있다.
In this case, in order to obtain the same resolution in the distance direction, each of the plurality of transmission signals must have the same bandwidth. Therefore, in order for each of the plurality of transmission signals having a different linear frequency modulation rate (LFM rate) to obtain the same bandwidth, the bandwidth of each transmission signal must be inversely proportional to the linear frequency modulation rate. The size of the bandwidth can be derived.
여기서 첫 번째 송신 신호의 펄스 폭은 가장 길고 선형 주파수 변조율(LFM rate)은 가장 작다고 가정하도록 한다.Here, it is assumed that the pulse width of the first transmission signal is the longest and the linear frequency modulation rate (LFM rate) is the smallest.
이러한 과정은 송신 신호 폭을 줄여준다. 이로 인해 전송되는 평균 전력은 감소되어 영상레이더의 탐지거리가 줄어드는 단점이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 보상하기 위해 아래에 기재된 [수학식 7]을 이용하여 보상한다. This process reduces the transmission signal width. As a result, the average power transmitted is reduced, which reduces the detection distance of the image radar. To compensate for this problem, Equation 7 below is used to compensate.
[수학식 7][Equation 7]
여기서, 는 신호의 크기, i는 임의수, 는 펄스폭을 나타낸다.
here, Is the magnitude of the signal, i is any number, Represents the pulse width.
도 13는 표 1에 도시된 다양한 파라미터 값을 적용하여 각 신호들의 시간에 따른 주파수의 변화를 측정하기 위한 예시도이며, 표 1은 4가지 종류의 다양한 파라미터 값을 나타낸 예시도이다.FIG. 13 is an exemplary diagram for measuring a change in frequency with time of each signal by applying various parameter values shown in Table 1, and Table 1 is an exemplary diagram showing four types of various parameter values.
1st Tx
1st Tx
2nd Tx
2nd Tx
3rd Tx
3rd Tx
4th Tx
4th Tx
9.7 (GHz)
9.7 (GHz)
9.7 (GHz)
9.7 (GHz)
9.7 (GHz)
9.7 (GHz)
9.7 (GHz)
9.7 (GHz)
300(MHz)
300 (MHz)
300(MHz)
300 (MHz)
300(MHz)
300 (MHz)
300(MHz)
300 (MHz)
1.5?1013
1.5? 1013
-1.5?1013
-1.5? 1013
1.67?1013
1.67? 1013
-1.67?1013
-1.67? 1013
20(μs)
20 (μs)
20(μs)
20 (μs)
18(μs)
18 (μs)
18(μs)
18 (μs)
1
One
1
One
1.11
1.11
1.11
1.11
도 13 및 표 1을 참조하면, 표 1에 기재된 파라미터 값들은 예컨대, 제1 송신부(1st Tx) 내지 제4 송신 신호(4th Tx)는 동일한 주파수, 동일한 기저대역을 포함하여야 하며, 선형 주파수 변조율, 펄스폭, 신호의 크기만을 다르게 설정하도록 한다. 13 and Table 1, the parameter values described in Table 1, for example, the first transmission unit (1st Tx) to the fourth transmission signal (4th Tx) should include the same frequency, the same baseband, linear frequency modulation rate Set only the pulse width and the signal size.
상기 표 1에 기재된 4가지 종류의 파라미터 값들을 이용하여 매칭 필터링을 적용한 신호는 우수한 자기상관 관계(auto-correlation) 특성과 낮은 상호 상관 관계(cross-correlation) 특성을 보이는 것을 판단할 수 있다.Signals to which the matched filtering is applied using the four types of parameter values described in Table 1 may have excellent auto-correlation characteristics and low cross-correlation characteristics.
상기 상술한 4가지 종류의 파라미터 값을 이용하여 본 발명의 송신 신호로 활용할 경우 거리 압축 후 N2의 독립적인 신호를 획득할 수 있다.
When using the above-described four kinds of parameter values as the transmission signal of the present invention, an independent signal of N 2 may be obtained after distance compression.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템의 신호획득 위치를 나타낸 예시도이다.14 is an exemplary view showing a signal acquisition position of a multiple input multiple output image radar system according to an embodiment of the present invention.
도 14에 도시된 바와같이, 본 발명의 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템(b)은 한 PRI 구간동안 N2의 샘플을 획득하는 것을 볼 수 있다. 이는 일반적인 DPC 기반의 영상레이더(a)에서 N개의 샘플을 획득하는 거에 비해 N배 더 많은 샘플을 획득할 수 있다. As shown in FIG. 14, it can be seen that the multi-input multiple-output image radar system (b) of the present invention acquires samples of N 2 during one PRI period. This can acquire N times more samples than obtaining N samples in a general DPC-based image radar (a).
이때 획득하는 샘플간의 동일한 간격을 유지하기 위해 먼저 안테나를 탑재한 위성의 이동을 고려하여야한다. k번째(k=자연수) 송신 펄스가 방사할 때 이전 송신 시간동안 이동한 위성의 거리는 아래에 기재된 [수학식 8]으로 도출할 수 있다. At this time, in order to maintain the same spacing between samples to be obtained, first, the movement of the satellite equipped with the antenna must be considered. The distance of the satellite traveling during the previous transmission time when the kth (k = natural number) transmission pulse is emitted can be derived from Equation 8 described below.
[수학식 8][Equation 8]
상기 △mk 는 k번째 송신 펄스가 방사할 때 이전 송신 시간동안 이동안 위성의 거리를 나타내며, k는 자연수, τ는 송신 신호의 펄스폭, △τ는 송신신호들 간의 펄스 간격, Vp는 위성의 평균 속도를 나타낸다. Δm k Is the distance of the satellite during the previous transmission time when the kth transmit pulse is emitted, k is the natural number, τ is the pulse width of the transmitted signal, Δτ is the pulse interval between the transmitted signals, and V p is the average velocity of the satellite. Indicates.
또한, △mk 만큼 이동한 위성의 위치를 고려하여 송신 신호를 방사하는 송신안테나의 위치를 산출하는 것이 중요하다. 이는 아래에 기재된 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있으며 이를 통해 획득한 압축된 신호(N2)의 샘플 위치들은 동일한 간격을 유지하면서 위치하는 것을 알 수 있다. Δm k It is important to calculate the position of the transmitting antenna that emits the transmission signal in consideration of the position of the satellite. This can be expressed as
[수학식 9]&Quot; (9) "
[수학식 10]&Quot; (10) "
여기서, △Sk서는 송신 안테나의 위치(이동거리), N은 샘플 포지션을 나타내며, 수학식 11로 나타낼 수 있으며, △mk격는 인공위성의 위치(이동거리)를 나타낸다.Here, ΔS k stands for the position (movement distance) of the transmitting antenna, N represents the sample position, can be represented by the equation (11), Δm k interval represents the position (movement distance) of the satellite.
상기 [수학식 10]에서 산출된 송신 안테나의 이동거리는 항상 '0'보다 커야 하며 이를 통해 본 발명의 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템의 최대 안테나 개수를 산출할 수 있다.
The moving distance of the transmitting antenna calculated in
또한, 수신된 신호의 위상을 정확히 보상하기 위해선 송신신호의 지연과 송신안테나의 이동을 보상해 주어야 한다. 상기 송신신호의 지연과 송신안테나의 이동에 대한 보상은 아래에 기재된 [수학식 12]의 위상 보상 간격을 통해 보상되며, [도 10]에 기재된 위상 보상부에서 수행함으로써 왜곡없는 영상을 획득할 수 있게 된다.In addition, in order to accurately compensate the phase of the received signal, it is necessary to compensate for the delay of the transmission signal and the movement of the transmission antenna. Compensation for the delay of the transmission signal and the movement of the transmission antenna is compensated through the phase compensation interval of [Equation 12] described below, and by performing the phase compensation unit described in FIG. Will be.
[수학식 11]&Quot; (11) "
[수학식 12][Equation 12]
General parameter
General parameter
value
value
Carrier frequency
Carrier frequency
9.7(GHz)
9.7 (GHz)
Platform height
Platform height
580(km)
580 (km)
Platform velocity
Platform velocity
7560(m/s)
7560 (m / s)
Incidednt angle
Incidednt angle
20°-55°
20 ° -55 °
Chirp signal bandwidth
Chirp signal bandwidth
300(MHz)
300 (MHz)
Total azimuth antenna length
Total azimuth antenna length
12(m)
12 (m)
Interval between pulses
Interval between pulses
5(μS)
5 (μS)
DPCA based SAR system
DPCA based SAR system
Proposed MIMO SAR system
Proposed MIMO SAR system
△x(m)
Δx (m)
NO. of TX
NO. of TX
NO. of Rx
NO. of Rx
△x(m)
Δx (m)
NO. of TX
NO. of TX
NO, of Rx
NO, of Rx
case 1
4
4
1
One
3
3
4
4
3
3
4
4
case 2
3
3
1
One
4
4
3
3
4
4
4
4
표 2 및 표 3은 본 발명의 시스템 파라미터 값 및 DPCA 영상레이더 시스템시뮬레이션과 MIMO 영상레이더 시스템 시뮬레이션을 비교한 경우(Case1,Case2) 경우를 나타낸 표이다.Table 2 and Table 3 show the system parameter values of the present invention and the case where the DPCA image radar system simulation is compared with the MIMO image radar system simulation (Case1, Case2).
표 2를 참조하면, 상기 [수학식 11]을 통해 Case 1의 경우 최대 안테나의 개수 10개 임을 알 수 있으며, Case 2의 경우 7개 임을 확인할 수 있다. 이는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템의 운용에 있어 충분함을 알 수 있다.
Referring to Table 2, through Equation 11, it can be seen that the maximum number of antennas in
도 15는 DPC 기반의 영상레이더 시스템과 본 발명의 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템의 점 표적 임펄스 응답비교를 나타낸 예시도이며, 도 16는 DPC 기반의 영상레이더 시스템과 본 발명의 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템의 관측 폭 비교를 나타낸 예시도이다.15 is an exemplary view showing a point target impulse response comparison between a DPC-based image radar system and a multi-input multiple output image radar system of the present invention, and FIG. 16 is a DPC-based image radar system and a multi-input multiple output image of the present invention It is an example figure which showed the observation width comparison of a radar system.
DPCA
based SAR system
DPCA
based SAR system
Proposed
MIMO SAR system
Proposed
MIMO SAR system
Case 1 & 2
Case 1
Case 2
PRF (Hz)
PRF (Hz)
1116
1116
372
372
279
279
Swath width (km)
Swath width (km)
Sw1
Sw1
90
90
311
311
617
617
Sw2
Sw2
47
47
160
160
Sw3
Sw3
102
102
Sw4
Sw4
54
54
Sw5
Sw5
83
83
Sw6
Sw6
34
34
상기 표 3은 시뮬레이션 PRF 와 관측폭 비교를 나타낸 표이다.
Table 3 shows a comparison between the simulation PRF and the observation width.
도 15, 도 16 및 표 3를 참조하면, 점 표적에 대한 임펄스 응답을 DPC 기반 시스템과 다중 입력 다중 출력 시스템을 비교하여 보면, 같은 PRF를 사용할 경우 본 발명의 시스템이 Case 1의 경우 3배, Case 2의 경우 4배 해상도가 향상한 것을 볼 수 있다. Referring to FIGS. 15, 16 and Table 3, when comparing the impulse response to a point target with a DPC-based system and a multi-input multi-output system, when the same PRF is used, the system of the present invention is three times the case of
이는 송수신 안테나의 개수가 증가할 수록 해상도가 더욱 향상된다는 것을 알 수 있다. 또한 도 15를 참조하면, 같은 방위방향 해상도(aperture)를 획득할 경우 Case 1의 경우 PRF가 3배 줄어들고 Case 2의 경우 4배 줄어들어 [도 15]과 같이 관측폭이 넓어지는 장점이 있다.It can be seen that the resolution is further improved as the number of transmitting and receiving antennas increases. In addition, referring to FIG. 15, when the same azimuth resolution (aperture) is obtained, in
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법을 나타낸 플로우 챠트이며, 도 18은 도 17에 기재된 제2 단계를 보다 상세하게 나타낸 플로우 챠트이며, 도 19은 도 17에 기재된 제3 단계를 보다 상세하게 나타낸 플로우 챠트이다. FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of using a multiple input multiple output image radar according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 18 is a flowchart illustrating the second step in FIG. 17 in more detail, and FIG. 19 is described in FIG. This is a flowchart showing the third step in more detail.
도 9 내지 도 19를 참조하면, 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용 방법은 9 to 19, a method of using a multiple input multiple output image radar is
서로 다른 채널이 각각 할당된 복수의 안테나를 제공하는 제1단계(S10), 송신 신호에 각 채널의 서로 다른 저 주파 신호들 각각에 1:N 분배기를 거쳐 거리 방향 압축 과정을 통해 선형 주파수 변조를 수행하고, 각 선형 주파수 변조된 신호가 펄스 형태로 해당 안테나를 통해 연속적으로 관측 영역에 송신하여 제1신호 처리부(200)로 수신하는 제2단계(S20), 상기 제1 신호 처리부로부터 출력되는 압축 신호를 수신하여 위상보상 과정, RCMC(Range cell migration correction)과정, 인터리빙 과정, 및 방위방향 압축을 순차적으로 수행하는 제3단계(S30) 및 상기 제2 신호 처리부(300)로부터 출력되는 신호를 수신하여 2D 영상 신호로 출력하는 제4단계(S40)를 포함한다.In a first step (S10) of providing a plurality of antennas to which different channels are respectively allocated, linear frequency modulation is performed through a distance-wise compression process through a 1: N splitter on different low-frequency signals of each channel to a transmission signal. In operation S20, each linear frequency-modulated signal is continuously transmitted to the observation region through a corresponding antenna in the form of a pulse and received by the first
상기 제2단계(S20)는 관측영역으로부터 수신된 송신 신호로부터 각 채널이 독립적인 기저대역을 갖도록 변조하는 (a)단계(S21), 상기 변조된 신호를 1:N 분배기를 이용하여 복수 개(N, N은 자연수)의 신호로 분배하는 (b)단계(S22) 및 상기 복수 개의 신호들 각각을 거리 방향에 따른 압축과정을 수행하여 복수개의 압축된 신호(N2, N은 자연수)를 출력하는 (c)단계(S23)를 포함한다.The second step (S20) is a step (a) of modulating each channel to have an independent baseband from the transmission signal received from the observation region (S21), a plurality of modulated signals using a 1: N splitter ( (B) step S22 of distributing N and N as natural numbers and compressing each of the plurality of signals according to a distance direction to output a plurality of compressed signals (N 2 and N are natural numbers) (C) step S23.
상기 제3단계(S30)는 상기 제2단계(S20)로부터 출력되는 복수의 압축된 신호를 수신하여 상기 복수 개의 압축된 신호들 각각의 위상을 위상 보상부를 이용하여 보상하는 (d)단계(S31), 상기 위상 보상부(310)로부터 출력되는 보상 신호를 수신하여 거리 방향 이동 조정 과정을 수행하는 (e)단계(S32), 상기 거리방향 이동 조정 과정을 수행하여 출력된 결과값을 토대로 인터리빙 과정을 수행하는 (f)단계(S33) 및 상기 인터리빙부로부터 출력되는 신호를 수신하여 방위방향 압축을 수행하는 (g)단계(S34)를 포함할 수 있다..In the third step S30, receiving a plurality of compressed signals output from the second step S20 and compensating a phase of each of the plurality of compressed signals using a phase compensator (S31). (E) step S32 of receiving a compensation signal output from the
상기 제2단계(S20)는 상기 송신 신호의 직교성을 유지하기 위해 다양한 슬로프 첩(slop varying shirp) 신호를 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.The second step S20 may further include using various slope varying shirp signals to maintain orthogonality of the transmission signal.
상기 제2단계(S20)는 안테나부(100)로 수신된 상기 다수의 송신 신호들(SRx1~SRxn) 각각에 의한 신호 분배과정을 수행하며, 상기 신호 분배 과정은 상기 다수의 송신 신호들 간의 직교성이 보장되도록 매칭 필터링 방식을 이용하는 단계일 수 있다.The second step S20 performs a signal distribution process by each of the plurality of transmission signals SRx1 to SRxn received by the
따라서, 본 발명은 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템은 다수개의 송?수신기를 구비하며, 다양한 파라미터 값과 송신기의 위치변경을 통해 상기 다수개의 송수신기들의 위치 변경을 통해 고해상의 이미지 영상을 얻을 수 있다.
Accordingly, the present invention provides a multi-input multiple-output image radar system having a plurality of transmitters and receivers, and obtains a high resolution image image by changing the positions of the plurality of transceivers by changing various parameter values and positions of the transmitters.
따라서, 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템을 사용함으로써 한 PRI 동안 N2안의 샘플 포지션을 획득하게 되며, 이는 DPC 기반 시스템에 비해 방위방향 해상도를 N배 증가시키거나 또는 반복 펄스 주파수를 N배 감소시켜 그에 해당하는 관측폭을 넓힐 수 있다.
Therefore, according to the present invention, according to the present invention, as described above, by using a multiple input multiple output image radar system, a sample position in N 2 is obtained during one PRI, which results in N azimuth resolution compared to a DPC based system. By increasing the number of times, or by reducing the repetitive pulse frequency by N times, the corresponding observation can be widened.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하여, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이도, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
While the above has been shown and described with respect to preferred embodiments of the invention, the invention is not limited to the specific embodiments described above, in the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims Various modifications can be made by those skilled in the art, and of course, these modifications should not be understood individually from the technical idea or the prospect of the present invention.
200: 제1 신호 처리부 300: 제2 신호 처리부
400: 영상처리부200: first signal processor 300: second signal processor
400: image processing unit
Claims (12)
상기 안테나부로부터 출력된 송신 신호에 각 채널의 서로 다른 저 주파 신호들 각각이 1:N 분배기를 거쳐 거리 방향 압축 과정을 통해 선형 주파수 변조를 수행하고, 각 선형 주파수 변조된 신호가 펄스 형태로 해당 안테나를 통해 연속적으로 관측 영역에 송신하여 수신하도록 하는 제1 신호 처리부;
상기 제1 신호 처리부로부터 출력되는 압축 신호를 수신하여 위상보상 과정, RCMC(Range cell migration correction)과정, 인터리빙 과정, 및 방위방향 압축을 순차적으로 수행하는 제2 신호 처리부; 및
상기 제2 신호 처리부로부터 출력되는 신호를 수신하여 2D 영상 신호로 출력하는 영상 처리부;를 포함하는 다중 입력 다중 출력 영상레이더 시스템.
An antenna unit having a plurality of antennas to which different channels are respectively allocated;
Each of the different low frequency signals of each channel is subjected to a linear frequency modulation through a distance-wise compression process through a 1: N splitter on the transmission signal output from the antenna unit, and each linear frequency modulated signal corresponds to a pulse form. A first signal processor configured to continuously transmit and receive an observation region through an antenna;
A second signal processor which sequentially receives a compressed signal output from the first signal processor and sequentially performs a phase compensation process, a range cell migration correction (RCMC) process, an interleaving process, and an azimuth direction compression; And
And a video processor for receiving a signal output from the second signal processor and outputting the signal as a 2D video signal.
상기 각 안테나는 상기 관측영역으로 할당된 채널을 포함하는 송신 펄스를 연속적으로 방사하는 송신부; 및
상기 송신 펄스가 관측영역에서 반사되어 되돌아 오는 신호를 해당 채널을 통해 수신하는 수신부가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템.
The method of claim 1,
Each antenna includes: a transmitter for continuously radiating a transmission pulse including a channel allocated to the observation region; And
And a receiver configured to receive signals transmitted from the observation region by the transmission pulses through the corresponding channel, respectively.
상기 제1신호 처리부는,
관측영역으로부터 수신된 송신 신호로부터 각 채널의 저 주파 신호를 검출하는 필터부;
상기 필터부로부터 출력되는 저주파 신호를 복수 개의 신호로 분리하는 분배기; 및
상기 분배기로부터 출력되는 신호들의 거리 방향 압축과정을 수행하여 압축된 신호(N2)를 출력하는 거리 방향 압축부를 포함하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템.
The method of claim 1,
The first signal processor,
A filter unit for detecting a low frequency signal of each channel from the transmission signal received from the observation region;
A divider for separating the low frequency signal output from the filter unit into a plurality of signals; And
And a distance direction compression unit configured to output a compressed signal (N 2 ) by performing a distance direction compression process of signals output from the distributor.
상기 제2신호 처리부는,
상기 제1신호 처리부로부터 출력되는 복수의 압축된 신호를 수신하여 상기 복수의 압축된 신호들 각각의 위상을 보상하는 위상 보상부;
상기 위상 보상부로부터 출력되는 보상 신호를 수신하여 거리 방향에 따른 이동 조정 과정을 수행하는 RCMC;
상기 RCMC로 부터 출력되는 데이터를 인터리빙 과정을 수행하는 인터리빙부;
상기 인터리빙부로부터 출력되는 신호를 수신하여 방위방향 압축을 수행하는 방위 방향 압축부를 포함하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템.
The method of claim 1,
The second signal processor,
A phase compensator for receiving a plurality of compressed signals output from the first signal processor and compensating a phase of each of the plurality of compressed signals;
RCMC receiving a compensation signal output from the phase compensator and performing a movement adjustment process according to a distance direction;
An interleaving unit performing an interleaving process on the data output from the RCMC;
And azimuth compression unit configured to receive a signal output from the interleaving unit and perform azimuth compression.
상기 제1신호 처리부는,
상기 송신 신호의 직교성을 유지하기 위해 다양한 첩(shirp) 신호를 사용하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템.
The method of claim 1,
The first signal processor,
And a multiple input multiple output video radar system using various shirp signals to maintain orthogonality of the transmitted signal.
상기 제1신호 처리부는,
상기 수신부로부터 수신된 다수의 송신에 의한 신호 분배 과정을 수행하며, 상기 신호 분배 과정은 상기 다수의 송신 신호들 간의 직교성이 보장되도록 매칭 필터링 방식을 이용하는 것을 특징으로 하며,
[수학식 4]
[수학식 5]
여기서, i번째의 송신신호(Stxi)를 나타내고, 이때, 기저대역의 신호(Stxb)는 상기 [수학식 5]를 이용하여 도출가능하며,
상기 [수학식 4]와 상기 [수학식 5]를 이용하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 시스템.
여기서 는 시스템의 중심 주파수를, 는 신호의 크기, 는 펄스폭, 는 chirp 펄스의 선형 주파수 변조율(linear frequency modulation(LFM) rate)를 나타낸다.
The method of claim 2,
The first signal processor,
A signal distribution process is performed by a plurality of transmissions received from the receiving unit, and the signal distribution process uses a matching filtering scheme to ensure orthogonality between the plurality of transmission signals.
&Quot; (4) "
&Quot; (5) "
Here, the i-th transmission signal S txi is represented, and at this time, the baseband signal S txb can be derived using Equation 5 above.
A multiple input multiple output image radar system using Equations 4 and 5 below.
here Is the center frequency of the system, Is the size of the signal, Is the pulse width, Denotes a linear frequency modulation (LFM) rate of chirp pulses.
상기 영상 레이더 시스템은,
한 PRI 구간동안 N2의 샘플 포지션을 획득하는 것을 특징으로 하며,
상기 N은 자연수이며, 다수의 송신 신호의 갯수와 동일한 영상 레이더 시스템.
The method of claim 1,
The video radar system,
It is characterized in that to obtain a sample position of N 2 during one PRI interval,
The N is a natural number and is equal to the number of the plurality of transmission signals.
제1 신호 처리부가 상기 안테나에서 출력된 송신 신호에 각 채널의 서로 다른 저 주파 신호들 각각에 1:N 분배기를 거쳐 거리 방향 압축 과정을 통해 선형 주파수 변조를 수행하고, 각 선형 주파수 변조된 신호가 펄스 형태로 해당 안테나를 통해 연속적으로 관측 영역에 송신하여 수신하는 제2단계;
제2 신호 처리부가 상기 제1 신호 처리부로부터 출력되는 압축 신호를 수신하여 위상보상 과정, RCMC(Range cell migration correction)과정, 인터리빙 과정, 및 방위방향 압축을 순차적으로 수행하는 제3단계; 및
영상 처리부가 상기 제2 신호 처리부로부터 출력되는 신호를 수신하여 2D 영상 신호로 출력하는 제4단계를 포함하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법.
A first step of providing a plurality of antennas to which different channels are respectively allocated;
The first signal processor performs a linear frequency modulation on the transmission signal output from the antenna through a 1: N splitter for each of the different low frequency signals of each channel through a distance direction compression process, and each linear frequency modulated signal is A second step of transmitting to the observation region continuously through a corresponding antenna in the form of a pulse;
A third step of receiving, by a second signal processor, the compressed signal output from the first signal processor, sequentially performing a phase compensation process, a range cell migration correction (RCMC) process, an interleaving process, and an azimuth direction compression; And
And a fourth step of receiving, by the image processor, the signal output from the second signal processor and outputting the signal as a 2D image signal.
상기 제1단계는,
관측 영역으로부터 수신된 송신 신호로부터 각 채널이 독립적인 기저대역을 갖도록 변조하는 (a)단계;
상기 변조된 신호를 1:N 분배기를 이용하여 복수 개(N, N은 자연수)의 신호로 분배하는 (b)단계; 및
상기 분배된 복수 개의 신호들 각각을 거리 방향에 따른 압축과정을 수행하여 복수개의 압축된 신호(N2, N은 자연수)를 출력하는 (c)단계를 포함하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법.
9. The method of claim 8,
In the first step,
(A) modulating each channel from the transmission signal received from the observation region so that each channel has an independent baseband;
(B) distributing the modulated signal into a plurality of signals (N, N is a natural number) using a 1: N splitter; And
And (c) outputting a plurality of compressed signals (N 2 , N is a natural number) by performing a compression process along each of the plurality of distributed signals according to a distance direction.
상기 제2단계는,
상기 제1단계로부터 출력되는 복수의 압축된 신호를 수신하여 상기 복수 개의 압축된 신호들 각각의 위상을 위상 보상부를 이용하여 보상하는 (d)단계;
상기 위상 보상부로부터 출력되는 보상 신호를 수신하여 거리 방향 이동 조정 과정을 수행하는 (e)단계;
상기 거리방향 이동 조정 과정을 수행하여 출력된 결과값을 토대로 인터리빙부에서 인터리빙 과정을 수행하는 (f)단계; 및
상기 인터리빙부로부터 출력되는 신호를 수신하여 방위방향 압축을 수행하는 (g)단계를 포함하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법.
9. The method of claim 8,
The second step comprises:
(D) receiving a plurality of compressed signals outputted from the first step and compensating a phase of each of the plurality of compressed signals using a phase compensator;
(E) receiving a compensation signal output from the phase compensator and performing a distance direction movement adjustment process;
(F) performing an interleaving process in an interleaving unit based on a result value output by performing the distance movement adjustment process; And
And (g) receiving a signal output from the interleaving unit and performing azimuth compression.
상기 제(e)단계는,
상기 송신 신호들의 동일한 거리 방향에 따른 동일한 해상도를 유지하기 위해 다양한 첩(shirp) 신호를 이용하는 단계를 더 포함하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법.
The method of claim 10,
The (e) step,
And using a variety of chirp signals to maintain the same resolution along the same distance direction of the transmitted signals.
상기 제1단계는,
상기 안테나의 수신부로부터 수신된 다수의 송신신호들 각각에 신호 분배 과정을 수행하며, 상기 신호 분배 과정은 상기 다수의 송신 신호들 간의 직교성이 보장되도록 매칭 필터링 방식을 이용하는 단계인 것을 특징으로 하며,
[수학식 4]
[수학식 5]
여기서, i는 i번째의 송신신호(Stxi)를 나타내고(i는 자연수), 이때, 기저대역의 신호(Stxb)는 상기 [수학식 5]를 이용하여 도출가능하며,
상기 [수학식 4]와 상기 [수학식 5]를 이용하는 다중 입력 다중 출력 영상 레이더 이용방법.
여기서 는 시스템의 중심 주파수를, 는 신호의 크기, 는 펄스폭, 는 첩(chirp) 펄스 신호의 선형 주파수 변조율(linear frequency modulation(LFM) rate)를 나타낸다.9. The method of claim 8,
In the first step,
A signal distribution process is performed on each of the plurality of transmission signals received from the receiver of the antenna, and the signal distribution process is a step of using a matching filtering method to ensure orthogonality between the plurality of transmission signals.
&Quot; (4) "
&Quot; (5) "
Here, i represents the i-th transmission signal S txi (i is a natural number), and at this time, the baseband signal S txb can be derived using Equation 5,
Method of using a multiple input multiple output image radar using the equation (4) and the equation (5).
here Is the center frequency of the system, Is the size of the signal, Is the pulse width, Denotes the linear frequency modulation (LFM) rate of the chirp pulse signal.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103837862A (en) * | 2014-02-20 | 2014-06-04 | 北京理工大学 | Method for restraining grating lobes in stepped frequency SAR distance direction based on image |
KR101412076B1 (en) | 2014-01-23 | 2014-07-03 | 국방과학연구소 | Method for image enhancement in forward-looking imaging radar |
KR102289433B1 (en) | 2020-05-29 | 2021-08-12 | 서울대학교산학협력단 | Image decoding apparatus based on squint sar and method of decoding image using the same |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103163520B (en) * | 2013-01-31 | 2014-09-24 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | A Nonlinear Correction Method for FM CW SAR Frequency Sweep |
CA2980920C (en) | 2015-03-25 | 2023-09-26 | King Abdulaziz City Of Science And Technology | Apparatus and methods for synthetic aperture radar with digital beamforming |
US10615513B2 (en) | 2015-06-16 | 2020-04-07 | Urthecast Corp | Efficient planar phased array antenna assembly |
WO2017091747A1 (en) | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Urthecast Corp. | Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods |
KR101877141B1 (en) | 2016-12-08 | 2018-07-10 | 한국항공우주연구원 | Apparatus and method for pattern synthesis of antenna array |
US11506778B2 (en) | 2017-05-23 | 2022-11-22 | Spacealpha Insights Corp. | Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods |
EP3631505A4 (en) * | 2017-05-23 | 2021-03-24 | Urthecast Corp. | Apparatus and methods for a synthetic aperture radar with self-cueing |
WO2018217902A1 (en) | 2017-05-23 | 2018-11-29 | King Abdullah City Of Science And Technology | Synthetic aperture radar imaging apparatus and methods for moving targets |
KR102053881B1 (en) * | 2017-07-26 | 2019-12-09 | 국방과학연구소 | Ground-based Array Antenna System and Method for Obtaining an Image of Detection Region in the Sky using the Ground-based Array Antenna System |
KR102401176B1 (en) | 2017-09-14 | 2022-05-24 | 삼성전자주식회사 | Radar image processing method, apparatus and system |
CA3083033A1 (en) | 2017-11-22 | 2019-11-28 | Urthecast Corp. | Synthetic aperture radar apparatus and methods |
CN108761457B (en) * | 2018-06-05 | 2021-04-16 | 中国科学院电子学研究所 | High-precision three-dimensional fast imaging method and device based on MIMO array synthetic aperture |
CN115616576B (en) * | 2022-12-16 | 2023-03-10 | 西安空间无线电技术研究所 | SAR antenna directional pattern correction method and device under large squint imaging |
KR102598887B1 (en) * | 2023-04-27 | 2023-11-06 | 한화시스템 주식회사 | Receiver for space surveillance radar, and method for processing received signal |
KR102598885B1 (en) * | 2023-04-27 | 2023-11-06 | 한화시스템 주식회사 | Space surveillance radar for transmitting and receiving wideband signal by using phase array antenna |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000147113A (en) | 1998-11-12 | 2000-05-26 | Mitsubishi Electric Corp | Synthetic aperture radar signal processor |
JP2000162316A (en) | 1998-12-01 | 2000-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | Radar signal processing apparatus |
JP2001133541A (en) | 1999-11-08 | 2001-05-18 | Nec Corp | Pulse compression radar device |
JP2006322861A (en) | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Nec Corp | Data reproduction device for pulse compression radar, reproduction method and pulse compression radar device |
-
2010
- 2010-06-28 KR KR1020100061327A patent/KR101190731B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000147113A (en) | 1998-11-12 | 2000-05-26 | Mitsubishi Electric Corp | Synthetic aperture radar signal processor |
JP2000162316A (en) | 1998-12-01 | 2000-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | Radar signal processing apparatus |
JP2001133541A (en) | 1999-11-08 | 2001-05-18 | Nec Corp | Pulse compression radar device |
JP2006322861A (en) | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Nec Corp | Data reproduction device for pulse compression radar, reproduction method and pulse compression radar device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101412076B1 (en) | 2014-01-23 | 2014-07-03 | 국방과학연구소 | Method for image enhancement in forward-looking imaging radar |
CN103837862A (en) * | 2014-02-20 | 2014-06-04 | 北京理工大学 | Method for restraining grating lobes in stepped frequency SAR distance direction based on image |
CN103837862B (en) * | 2014-02-20 | 2016-03-30 | 北京理工大学 | A kind of frequency step SAR distance based on image is to grating lobe suppression method |
KR102289433B1 (en) | 2020-05-29 | 2021-08-12 | 서울대학교산학협력단 | Image decoding apparatus based on squint sar and method of decoding image using the same |
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