이현익
(Defense Space Technology Center, Agency for Defence and Development)
,
김세영
(Defense Space Technology Center, Agency for Defence and Development)
,
전병태
(Defense Space Technology Center, Agency for Defence and Development)
,
성진봉
(Defense Space Technology Center, Agency for Defence and Development)
항공탑재 SAR 시스템은 유/무인 항공기에 탑재되어 고해상 영상정보 수집과 지상 이동 표적 탐지의 임무를 담당하는 영상 레이더 시스템으로, 선진국을 중심으로 운용되고 있으며 국내에서도 현재 개발이 진행 중에 있다. 본 논문에서는 항공탑재 SAR 시스템 운용을 위한 운용요구조건 및 운용 요구조건을 만족하기 위한 다중모드 및 실시간 SAR 시스템 운용개념에 대하여 기술한다. 항공 시스템과의 연동개념, 시스템 상태정의 및 천이개념, 임무정의파일 기반 임무수행 개념, 고장진단 및 관리개념, 촬영자료 저장 및 전송 개념에 대해 설명하고, 지상검증시험을 통한 SAR 시스템 운용개념 검증 결과에 대해 기술한다.
항공탑재 SAR 시스템은 유/무인 항공기에 탑재되어 고해상 영상정보 수집과 지상 이동 표적 탐지의 임무를 담당하는 영상 레이더 시스템으로, 선진국을 중심으로 운용되고 있으며 국내에서도 현재 개발이 진행 중에 있다. 본 논문에서는 항공탑재 SAR 시스템 운용을 위한 운용요구조건 및 운용 요구조건을 만족하기 위한 다중모드 및 실시간 SAR 시스템 운용개념에 대하여 기술한다. 항공 시스템과의 연동개념, 시스템 상태정의 및 천이개념, 임무정의파일 기반 임무수행 개념, 고장진단 및 관리개념, 촬영자료 저장 및 전송 개념에 대해 설명하고, 지상검증시험을 통한 SAR 시스템 운용개념 검증 결과에 대해 기술한다.
Airborne SAR system is the imaging Radar system that is loaded on a manned or unmanned aircraft, which is in charge of high quality image acquisition and moving target detection. This paper describes the operational requirements for the Airborne SAR system and suggests the operational concept to sat...
Airborne SAR system is the imaging Radar system that is loaded on a manned or unmanned aircraft, which is in charge of high quality image acquisition and moving target detection. This paper describes the operational requirements for the Airborne SAR system and suggests the operational concept to satisfy the requirements. To be specific, it describes the interface with airborne system, state definition and transition, operation mode based on mission definition file, fault management, and data storing and transmission concept. Finally, it gives the ground test results to verify the SAR system operational concept.
Airborne SAR system is the imaging Radar system that is loaded on a manned or unmanned aircraft, which is in charge of high quality image acquisition and moving target detection. This paper describes the operational requirements for the Airborne SAR system and suggests the operational concept to satisfy the requirements. To be specific, it describes the interface with airborne system, state definition and transition, operation mode based on mission definition file, fault management, and data storing and transmission concept. Finally, it gives the ground test results to verify the SAR system operational concept.
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문제 정의
본 논문에서는 항공탑재 SAR 시스템 운용 요구조건을 만족하기 위한 다중모드 및 실시간 SAR 시스템 운용개념에 대하여 기술하였다. 항공 시스템과의 연동개념, 시스템 상태정의 및 천이개념, 임무정의파일 기반 임무수행 개념, 고장 진단 및 관리개념, 촬영자료 저장 및 전송 개념에 대해 상세히 설명하였고, 지상검증시험을 통한 SAR 시스템 운용개념 검증 결과에 대해 기술하였다.
본 논문에서는 항공탑재 SAR 시스템 운용 요구조건을 만족하기 위한 다중모드 및 실시간 SAR 시스템 운용개념에 대하여 기술한다. 항공 시스템과의 연동개념, 시스템 상태정의 및 천이 개념, 임무정의파일 기반 임무수행 개념, 고장진단 및 관리개념, 촬영자료 저장 및 전송 개념에 대해 상세히 설명하며, 지상검증시험을 통한 SAR 시스템 운용개념 검증 결과에 대해 구체적으로 기술한다.
9는 고해상도 모드 수행을 통해 획득한 점표적 영상 데이터의 도시화면과 IRF 결과를 나타낸다. 시험 결과를 통해 시험결과 목표한 해상도를 만족함을 확인하였다. GMTI 스캔시간에서는 –45도~+45도, 00km~00km의 영역을 00분 내에 스캔함을 확인하였으며, 영상형성시간 시험에서는 모드별로 영상을 형성하는 시간이 앞서 기술한 요구조건을 만족함을 확인하였다.
본 논문에서는 항공탑재 SAR 시스템 운용 요구조건을 만족하기 위한 다중모드 및 실시간 SAR 시스템 운용개념에 대하여 기술하였다. 항공 시스템과의 연동개념, 시스템 상태정의 및 천이개념, 임무정의파일 기반 임무수행 개념, 고장 진단 및 관리개념, 촬영자료 저장 및 전송 개념에 대해 상세히 설명하였고, 지상검증시험을 통한 SAR 시스템 운용개념 검증 결과에 대해 기술하였다.
제안 방법
지상검증시험을 통하여 각 운용모드의 수행확인, 상태정보, 최대탐지거리, 해상도, 관측폭, 최저탐지속도, 스캔시간, 영상형성시간 등을 검증하였다. 다향한 조건하의 시험 수행을 위해 비행체의 속도, 요동프로파일, 표적과의 거리 등을 변경하며 시험이 수행되었다. Table 4 및 Fig.
Figure 7은 항공탑재 SAR 시스템 운용개념 검증을 위한 시험 구성을 나타낸다. 모든 SAR 장비를 연동하고, 비행체와 표적에 대한 에뮬레이션 환경 구성 및 실방사를 수행함으로써 실제 비행 환경과 유사한 지상시험 환경을 구축하였다.
최대탐지거리 시험에서는 표적모의 장치를 통해 000 km 위치 점표적을 모사하여 영상형성됨을 확인하였으며, 해상도 및 관측폭 시험, GMTI 최저탐지속도 시험 역시 점표적 시험을 통해 요구조건 만족 여부를 확인하였다. 점표적 시험에서는 비행체 속도를 92.5 m/s, 요동프로파일을 정현파로 설정하였고, 각 시험의 목적에 따라 점표적을 한 개 또는 여러 개를 적합한 위치에서 모사하여 시험을 수행하였다. Fig.
지상검증시험을 통하여 각 운용모드의 수행확인, 상태정보, 최대탐지거리, 해상도, 관측폭, 최저탐지속도, 스캔시간, 영상형성시간 등을 검증하였다. 다향한 조건하의 시험 수행을 위해 비행체의 속도, 요동프로파일, 표적과의 거리 등을 변경하며 시험이 수행되었다.
본 논문에서는 항공탑재 SAR 시스템 운용 요구조건을 만족하기 위한 다중모드 및 실시간 SAR 시스템 운용개념에 대하여 기술한다. 항공 시스템과의 연동개념, 시스템 상태정의 및 천이 개념, 임무정의파일 기반 임무수행 개념, 고장진단 및 관리개념, 촬영자료 저장 및 전송 개념에 대해 상세히 설명하며, 지상검증시험을 통한 SAR 시스템 운용개념 검증 결과에 대해 구체적으로 기술한다.
대상 데이터
세그먼트는 항로점(waypoint)과 항로점 간의 직선 비행 구간으로 정의된다. 세그먼트 데이터는 세그먼트 ID 및 비행체가 지향하는 항로점의 ID, 세그먼트의 시작 및 종료 좌표로 구성된다. 표적 데이터는 촬영 대상인 표적의 ID 및 표적을 촬영하여 생성되는 영상을 나타내는 Scene ID, 해당 촬영을 수행하는 세그먼트의 ID, 운용모드(표준/광역/고해상도/GMTI 구분), 비행체의 촬영 시작 및 종료 좌표, 촬영 표적 좌표(Scene 중심점 및 촬영폭 또는 네 코너 좌표)로 구성된다.
세그먼트 데이터는 세그먼트 ID 및 비행체가 지향하는 항로점의 ID, 세그먼트의 시작 및 종료 좌표로 구성된다. 표적 데이터는 촬영 대상인 표적의 ID 및 표적을 촬영하여 생성되는 영상을 나타내는 Scene ID, 해당 촬영을 수행하는 세그먼트의 ID, 운용모드(표준/광역/고해상도/GMTI 구분), 비행체의 촬영 시작 및 종료 좌표, 촬영 표적 좌표(Scene 중심점 및 촬영폭 또는 네 코너 좌표)로 구성된다.
성능/효과
GMTI 스캔시간에서는 –45도~+45도, 00km~00km의 영역을 00분 내에 스캔함을 확인하였으며, 영상형성시간 시험에서는 모드별로 영상을 형성하는 시간이 앞서 기술한 요구조건을 만족함을 확인하였다.
이와같이 지상검증시험 결과 모든 시험항목에 대해 요구규격 대비 기준충족됨을 확인하였다. 비행체/지상체와의 개별 연동 기능과, 저장용량, 전송속도, 자료압축 기능 등 또한 통제장치 시험을 통해 기준이 충족됨을 확인하였다.
운용모드 시험에서는 각 운용모드에 대하여, 형성된 영상자료크기 및 안테나 지향이 정상임을 확인하였다. 상태정보 시험에서는 각 장치별 CBIT 상태정보 총 153 항목에 대하여 각 운용모드 수행 시 정상임을 확인하였다. Fig.
8에서부터 Fig 10까지 지상검증시험 결과에 대해 나타낸다. 운용모드 시험에서는 각 운용모드에 대하여, 형성된 영상자료크기 및 안테나 지향이 정상임을 확인하였다. 상태정보 시험에서는 각 장치별 CBIT 상태정보 총 153 항목에 대하여 각 운용모드 수행 시 정상임을 확인하였다.
10은 GMTI 최저탐지속도 및 스캔시간 시험결과를 나타낸다. 이와같이 지상검증시험 결과 모든 시험항목에 대해 요구규격 대비 기준충족됨을 확인하였다. 비행체/지상체와의 개별 연동 기능과, 저장용량, 전송속도, 자료압축 기능 등 또한 통제장치 시험을 통해 기준이 충족됨을 확인하였다.
좌측 화면의 각 장치를 클릭함으로써 오른쪽 화면과 같이 각 장치의 세부 CBIT 상태정보의 정상 유무를 확인할 수 있다. 최대탐지거리 시험에서는 표적모의 장치를 통해 000 km 위치 점표적을 모사하여 영상형성됨을 확인하였으며, 해상도 및 관측폭 시험, GMTI 최저탐지속도 시험 역시 점표적 시험을 통해 요구조건 만족 여부를 확인하였다. 점표적 시험에서는 비행체 속도를 92.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
항공탑재 SAR 시스템이란?
항공탑재 SAR 시스템은 유/무인 항공기에 탑재되어 고해상 영상정보 수집과 지상 이동 표적 탐지의 임무를 담당하는 영상 레이더 시스템으로, 선진국을 중심으로 운용되고 있으며 국내에서도 현재 개발이 진행 중에 있다. 본 논문에서는 항공탑재 SAR 시스템 운용을 위한 운용요구조건 및 운용 요구조건을 만족하기 위한 다중모드 및 실시간 SAR 시스템 운용개념에 대하여 기술한다.
SAR 시스템의 단점은?
주야간 전천후로 고해상의 영상정보를 수집할 수 있다는 장점으로 인하여 육지, 해양, 극지 탐사나 특히, 군사적 활용 등에 있어 중요한 영상 정보를 제공하고 있다[2-4]. SAR 시스템은 비용 및 기술적인 어려움으로 인하여 선진국을 중심으로 확보, 운용되고 있지만 그 효용성으로 인하여 앞으로 더 많은 수요가 예상되며, 국내에서도 현재 항공탑재 SAR 시스템 개발을 진행하고 있는 상황이다.
SAR 시스템의 장점은?
SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템은 지상 표적으로부터 반사된 레이더 신호를 위상이 일치하도록 코히어런트(coherent)하게 합성함으로써, 안테나의 개구면(aperture)의 크기를 작게 유지하면서도 방위 분해능을 향상시키는 영상 합성 레이더 시스템이다[1]. 주야간 전천후로 고해상의 영상정보를 수집할 수 있다는 장점으로 인하여 육지, 해양, 극지 탐사나 특히, 군사적 활용 등에 있어 중요한 영상 정보를 제공하고 있다[2-4]. SAR 시스템은 비용 및 기술적인 어려움으로 인하여 선진국을 중심으로 확보, 운용되고 있지만 그 효용성으로 인하여 앞으로 더 많은 수요가 예상되며, 국내에서도 현재 항공탑재 SAR 시스템 개발을 진행하고 있는 상황이다.
참고문헌 (7)
John C Curlander, Robert N. McDonough, "Synthetic Aperture Radar Systems and Signal Processing", JohnWiley & Sons, Inc., 1991, pp. 15-16
Paul Spudis, Stewart Nozette, Ben Bussey, Keith Raney, Helene Winters, Christopher L. Lichtenberg, William Marinelli, Jason C. Crusan and Michele M. Gates, "Mini-SAR: an imaging radar experiment for the Chandrayaan-1 mission to the Moon", Current Science, Vol. 96, No. 4, 2009
S. I. Tsunoda, F. Pace, J. Stence, M. Woodring, "Lynx: A High-Resolution Synthetic Aperture Radar", Aerospace Conference Proceedings, Vol. 5, 2000, pp. 51-58
Alexander Zakharov, Sergei Mashurov, Andrei Dragunov, "Application of TerraSAR-X Data for Monitoring of Potential Landslide and Karst Areas in Railway and Pipeline Corridors", EUSAR, 2010
Hyon-Ik Lee, "A Novel Timing Control Method for Airborne SAR Motion Compensation", Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, Vol. 13, No. 3, 2010, pp. 453-460
Juan M. Cuerda, J.R. Larrangaga, Juan F. Cores, Pedro Aguilar, Nuria Casal, Javier del Castillo, Ricardo de Porras, Saray Sanchez, "SBK: A Ku-BAND SAR SENSOR FOR QUASAR PROJECT. SAR IN SMALL PLATFORMS AND UAVS", EUSAR, 2010
S.I. Tsunoda, F. Pace, J. Stence, M. Woodring, "Lynx: A High-Resolution Synthetic Aperture Radar", Airospace, 2000
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