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해상 표적의 실제 레이다 측정 데이터를 이용한 ISAR 영상 형성 기법 성능 비교
Comparisons of ISAR Imaging Methods for Maritime Targets with Real Measured Radar Data 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.28 no.9, 2017년, pp.740 - 748  

강병수 (포항공과대학교 전자공학과) ,  이명준 (포항공과대학교 전자공학과) ,  유보현 (포항공과대학교 전자공학과) ,  백진혁 (포항공과대학교 전자공학과) ,  김찬홍 (국방과학연구소) ,  김경태 (포항공과대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 X-밴드 대역에서 운영되는 레이다 장비를 이용하여 실제 이동하는 해상 표적을 대상으로 역합성 개구면 레이다(Inverse Synthetic Aperture Radar: ISAR) 영상 생성 기법들의 성능을 비교 분석하였다. 성능 비교에 사용된 ISAR 영상 생성 기법들은 1) 거리 순시 도플러(Range Instantaneous Doppler: RID) 기법, 2) 위상보상(phase adjustment) 수행 후의 거리 도플러(Range Doppler: RD) 기법, 그리고 3) 주요 산란원 기법(Prominent Point Proccessing: PPP) 수행 후의 RD 기법들이 있다. 본 논문에서 수행된 성능 비교 결과는 향후 실제 해상 이동 표적의 ISAR 영상 생성을 위한 기반 기술 확보 및 기본 프레임워크(frame work) 구축을 위한 지표를 제공한다는데 그 의의가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we compared performance of conventional inverse synthetic aperture radar(ISAR) imaging methods for maritime target with real data measured by X-band radar. Following conventional approaches were used for performance comparisons: 1) range instantaneous Doppler(RID) method, 2) range Dop...

주제어

#Inverse Synthetic Aperture Radar(ISAR) Image   #Maritime-target   #Motion compensation(MOCOM)   #Radar Experiment  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서, 본 논문에서는 X-밴드 대역에서 운영되는 레이다 장비를 이용하여 실제 이동하는 해상 표적의 ISAR 영상을 형성하기 위한 실험을 수행하였다. 다음으로, 측정된 데이터를 이용하여 기존의 ISAR 영상 생성 기법들의 성능을 비교 분석하였다.
  • 본 논문에서는 X-밴드 대역에서 운영되는 레이다 장비를 이용하여 실제 이동하는 해상 표적을 대상으로 ISAR 영상 생성 기법들의 성능을 비교하였다. 성능 비교에 사용된 ISAR 영상 생성 기법들은 1) RID 기법, 2) 위상보상수행 후의 RD 기법, 그리고 3) PPP 수행 후의 RD 기법들이 있다.
  • 본 절에서는 이동하는 표적의 ISAR 영상 생성을 위한 수학적 신호 모델링에 관해 기술하며, 그림 1은 이동 표적의 ISAR 영상 형성을 위한 기하구조를 도시한다. 여기서, 는 슬로우 타임(slow time)을, X, Y, 그리고 Z 축은 각각 거리(range) 방향, 수직거리(cross-range) 방향, 그리고 유효회전벡터 #(Effective Rotation Vector: ERV)의 방향을 각각 나타낸다.
  • 해상표적이 비균일 회전운동을 겪게 되는 경우가 많다는 점을 고려해 보았을 때, PPP 후 RD 기법을 수행하는 것이 고품질 해상표적의 ISAR 영상을 효과적으로 형성 가능하게 한다는 것을 알 수 있었다(그림 5, 6(c)). 상기의 실험 결과는 향후 해상 표적의 ISAR 영상 생성을 위한 기반 기술 확보 및 기본 프레임워크 구축을 위한 지표를 제공한다는데 큰 의의가 있다.

가설 설정

  • 본 논문에서는 X-밴드 대역에서 운영되는 레이다 장비를 이용하여 실제 이동하는 해상 표적을 대상으로 ISAR 영상 생성 기법들의 성능을 비교하였다. 성능 비교에 사용된 ISAR 영상 생성 기법들은 1) RID 기법, 2) 위상보상수행 후의 RD 기법, 그리고 3) PPP 수행 후의 RD 기법들이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초점이 맞는 ISAR 영상을 생성하기 위해서는 각 산란원들의 도플러 주파수가 시간에 따라 변하는 문제를 해결해야 하는 이유는? 상기 식 (4)에 있어서에 대한 1차 다항식 항은 수직거리 방향으로의 각 산란원들을 분해시 키는데 필요한 성분이다. 그러나,에 대한 고차 다항식 성분은 각 산란원 들의 도플러 주파수를 시간에 따라 변하게 하고, 이는 ISAR 영상 형성 시 도플러 방향으로의 블러링(blurring)을 초래한다. 따라서, 초점이 맞는 ISAR 영상을 생성하기 위해서는 각 산란원들의 도플러 주파수가 시간에 따라 변하는 문제를 해결하여야 한다.
레이다란? 레이다는 제2차 세계 대전 이후 군에서 사용하는 가장 중요한 센서 중 하나이다. 과거의 레이다 센서는 표적의 존재 유무만을 판별하는 기능을 하였지만, 최근 하드웨어 및 소프트웨어 기술이 발달함으로써 레이다를 이용한 표적의 영상 형성이 가능하게 되었다.
RID 기법이란? RID 기법은 기존의 FT를 기반하여 수행되는 RD 기법 대신, short time Fourier transform(STFT)과 같은 시간-주파수(Time-Frequency: TF) 변환 기법을 이용하여 ISAR 영상을 생성하는 기법이다. 이들을 이용하여 ISAR 영상을 형성할 경우, 시변하는 산란원들의 도플러 주파수를 시간별 순시 도플러 주파수의 형태로 제공하는 3차원 RID 영상 큐브(cube)의 형태로써 형성된다 [5],[6] .
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참고문헌 (11)

  1. V. C. Chen, M. Martorella,, "On bistatic inverse synthetic aperture radar", IEEE Trans. Aerosp. Electon. Syst., vol. 43, no. 3, pp. 1125-1134, Jul. 2007. 

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  2. C. Ozemir, Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging with MATLAB Algorithms, New York: Wiley, 2012. 

  3. 배준우, 김경태, 이진호, 이정흠, "엔트로피기반의ISAR 자동초점기법에 대한 성능 분석", 한국전자파학회논문지, 17(12), pp. 1249-1258, 2006년 12월. 

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  4. 김경태, 정호령, "KOMSAR를이용한실제항공기ISAR 영상 제작", 한국전자파학회논문지, 18(7), pp. 717-722, 2007년 7월. 

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  5. V. C. Chen, W. J. Miceli, "Time-varying spectral analysis for radar imaging of maneuvering targets", IEE Proc. Radar, Sonar Navigat., vol. 145, no. 5, pp. 262-268, Oct. 1998. 

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  6. Z. Bao, C. Sun, and M. D. Xing, "Time-frequency approaches to ISAR imaging of maneuvering targets and their limitations," IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 37, no. 7, pp. 1091-1099, Jul. 2001. 

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  7. J. Wang, X. Liu, and Z. Zhou, "Minimum-entropy phase adjustment for ISAR", IEE Proc.-Radar Sonar Navig., vol. 151, no. 4, pp. 203-209, Aug. 2004. 

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  8. X. Li, G. Liu, and J. Ni, "Autofocusing of ISAR images based on entropy minimzation", IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 35, no. 4, pp. 1240-1251, Oct. 1999. 

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  9. S. Werness, W. Carrara, L. Joyce, and D. Franczak, "Moving target imaging algorithm for SAR data", IEEE Trans. Aerosp. Electon. Syst., vol. 26, no. 11, pp. 57-67, Jan. 1990. 

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  10. Y. Wang, H. Ling, and V. C. Chen, "ISAR motion compensation via adaptive joint time-frequency technique", IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 34, no. 2, pp. 670-677, Apr. 1998. 

    상세보기 crossref

  11. D. Zhu, L. Wang, Q. Tao, and Z. Zhu, "ISAR range alignment by minimizing the entropy of the average range profile", In Proceedings of IEEE Radar Conference 2006, NY, USA, pp. 813-818, 2006. 

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