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DPCA 기법을 이용한 SAR-GMTI 시스템에서 지상 이동 표적 오차 보상 기법 및 성능 분석
Ground Moving Target Displacement Compensation and Performance Analysis in the DPCA Based SAR-GMTI System 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.20 no.11=no.150, 2009년, pp.1138 - 1144  

정재훈 (LIG Nex1 ISR 연구센터) ,  정정수 (한국항공대학교 항공전자공학과) ,  정철호 (한국항공대학교 항공전자공학과) ,  곽영길 (한국항공대학교 항공전자공학과)

초록
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SAR-GMTI는 고해상도 영상과 동시에 차량, 기차와 같은 지상의 이동 표적을 탐지하여 정보를 제공하는 시스템이다. 본 논문에서는 항공기 탑재 측면 관측 영상 레이다에서 지상 이동 표적을 탐지하는 DPCA 기법에 기반하여 지상 이동 표적의 도플러 특성에 따른 영상 내 심각한 위치 오차와 퍼짐 현상을 분석하였다. 그리고 표적의 속도를 거리와 방위 방향으로 나누어 영상에서 위치 오차와 퍼짐 현상을 보상하며, 추정된 표적 속도와 퍼짐의 양을 정량화하여 제안된 보상 기법의 성능을 검증한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The velocity and acceleration of the ground moving target can cause the target position to be displaced and defocused in the SAR image. In this paper, the displacement compensation scheme is presented to correct the displaced position and defocused moving target image in the DPCA based SAR-GMTI syst...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 방위 방향 속도는 식 (4)에서 두 번째, 세 번째 항으로, 에 따라 도플러가 변하는 방위 FM율의 변화를 유발하므로, 방위 압축 후 표적이 방위 방향으로 퍼지게 된다. 가속도 성분 역시 방위 FM율을 변화시켜, 표적 영상의 방위 퍼짐을 유발하지만 속도 성분에 비해 그 영향이 미약하므로, 본 논문에서는 속도 성분에 중점을 두어 보상기법을 제안한다.
  • 본 논문에서는 DPCA 기반의 SAR -GMTI 시스템에서 이동 표적이 영상 내에 미치는 영향을 분석하고, 표적의 속도 추정과 보상 방법을 제시하였다. 이동 표적의 거리 방향 속도는 각 채널에 수신되는 표적 신호의 위상 차이로 추정하고, 방위 방향 속도는 다수의 FM율로 처리된 정합 필터 뱅크 영상을 통하여 추정하였다.
  • 따라서 SAR 영상 내 이동 표적의 속도 및 가속도 성분에 따른 위치 오차와 퍼짐 현상에 대한 체계적인 분석과 보상 방법이 필요하다. 본 논문에서는 지상 이동 표적이 미치는 영향을 거리 방향과 방위 방향의 측면에서 분석하고, 이에 대한 보상 알고리듬을 제시한다. 지상 고정 클러터를 제거하기 위해 DPCA (Displaced-Phase Center Antenna)를 적용한 SAR-GM-TI의 기하학적 모델을 제시하고, DPCA에 대한 개념을 소개한다.
  • 본 논문에서는 지상 이동 표적이 미치는 영향을 거리 방향과 방위 방향의 측면에서 분석하고, 이에 대한 보상 알고리듬을 제시한다. 지상 고정 클러터를 제거하기 위해 DPCA (Displaced-Phase Center Antenna)를 적용한 SAR-GM-TI의 기하학적 모델을 제시하고, DPCA에 대한 개념을 소개한다. 그리고 SAR 영상 내 위치 오차와 퍼짐 현상을 거리와 방위각 방향에서 각각 분석하고, 이를 보상하기 위한 방법을 제시한다.

가설 설정

  • 거리 압축된 이동 표적의 SAR 영상은 추정된 방위 FM율로 압축하고 위치 오차를 보상하여 최종 영상을 형성한다. 논문에서는 C-밴드 항공기 SAR-GMTI 시스템을 모델로, 고정표적의 거리 및 방위 방향 위치는 각각 20, 000 이와 0 m의 픽셀에 위치하며, 이동 표적은 20, 000 m와 30 m, 20, 030 m, 0 이의 위치에서 이동한다고 가정하였다.
  • 그림 1과 같다. 여기서 방위 방향은 플랫폼의 진행 방향, 거리 방향은 플랫폼의 진행 방향에 수직으로 정의하고, 지구 좌표가 평평하다고 가정한다. 항공기가 月의 고도에서 儿의 일정한 속도로 이동하며, 제시된 기하학적 모델에서 플랫폼이 이동하는 시간, 즉 방위 방향 시간을 T), 표적과 각 채널 간의 거리는 과 Rm, 두 채널간의 거리는 d로 정의한다.
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참고문헌 (5)

  1. J. H. G. Ender, P. Berens, A. R. Brenner, L. Rossing, and U. Skupin, "Multi channel SAR/MTI system development at FGAN: from AER to PAMIR", Proc. of IGARSS Conf., vol. 3, pp. 1697-1701, Jun. 2002 

  2. R. K. Raney, "Synthetic aperture imaging radar and moving targets", IEEE Trans. of Aerospace and Electronic System, vol. 7, no. 3, pp. 499-505, May 1971 

  3. J. J. Sharma, C. H. Gierull, and M. J. Collins, 'The influence of target acceleration on velocity estimation in dual-channel SAR-GMTI', IEEE Trans. of Geoscience and Remote Sensing, vol. 44, no. 1, pp. 134-147, Jan. 2006 

  4. Z. S. Shou, B. D. Bates, and Y. Dong, 'Development of a baseband signal ATI-SAR simulator for ground moving target indication', Proc. of IGARSS Conf., pp. 4505-4508, Jul. 2007 

  5. D. Weihing, S. Hinz, F. Meyer, A. Laika, and R. Bamler, 'Detection of along-track ground moving targets in high resolution spaceborne SAR images', ISPRS Trans. of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 61, no. 3-4, pp. 135-140, Dec. 2006 

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