영상레이더 위성의 RF 호환성 시험의 최대 전력 방사를 통한 전력계 성능 검증

원영진,윤석택,우성현,이진호,김진희 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.4

영상레이더(Synthetic Aperture Radar)는 날씨나 밤낮에 관계없이 전천후로 고해상도의 지구 관측을 가능하게 하는 강력하고 잘 정립된 마이크로웨이브 원격 탐사 기술이다. 현재 한국항공우주연구원에서는 한국 최초의 영상레이더를 탑재한 차세대 SAR 위성을 개발하고 있으며 현재 비행 모델 시험을 수행하고 있으며 올해 발사가 예정되어 있다. 본 논문은 RF Compatibility 시험을 통한 차세대 SAR 위성의 전력 성능 검증에 관한 것이다. RF Compatibility 시험의 주 목적은 실제 궤도에서 운영하는 것과 같이 고출력의 RF 전력을 방사하는 RF 최대 전력 방사 조건(RF Full Radiation Condition)에서 위성 전체 시스템의 기능의 호환성을 검증하는 것이다. 본 논문에서는 RF Compatibility 시험을 통하여 레이더 탑재체의 임무 운영 시에 위성의 전력계의 성능을 분석하였고 실제 측정된 결과를 정리하였다. 본 연구 결과는 위성 발사 이후 위성의 전력 운영 시에 참고 자료로 활용될 예정이다. Synthetic Aperture Radar(SAR) is a powerful and well established microwave remote sensing technique which enables high resolution measurement of the Earth surface independent of the weather conditions and sunlight illumination. KARI (Korea Aerospace Research Institute) has been developing the first Korea SAR satellite which has been tested as an Flight Model(FM) and is scheduled to be launched in this year. This paper describes the verification of the electrical power subsystem(EPS) performance by the RF compatibility testing. The main objective of the RF compatibility testing is to check the compatibility of all satellite functions under the SAR payload operational environment including the RF full radiation, as if the satellite is operating in orbit. In this paper, the performances of the electrical power subsystem under the SAR payload operation during the RF compatibility testing were analyzed and the measured results were summarized. This research result will be applied to the reference data for the satellite power management after the satellite launch.

최신 영상 레이더 위성 기술 및 개발 동향

원영진(Won, Young-Jin),임병균(Lim, Byoung-Gyun) 한국항공우주연구원 2020 항공우주산업기술동향 Vol.18 No.2

지구 관측 위성 분야에서 세계 우주개발 선진국들의 우주용 레이더 탑재체 위성 개발 경쟁이 치열하다. 합성 개구면 레이더는 날씨나 주야에 상관없이 영상을 획득할 수 있기 때문에 광학탑재체에 비해 전천후의 성능을 가지고 있다. 특히 여러 대의 위성을 띄워 재방문 주기를 개선하여 목표물의 영상획득 시간을 늘리고 멀티스태틱 기술을 이용하여 저속 이동 물체 탐지 등의 새로운 솔루션을 제시하는 방향으로 차세대 레이더 위성의 소형화가 가속화되고 있다. 본 기술논문에서는 세계 각국의 영상 레이더 위성 기술 최신 개발 동향과 차세대 소형 영상 레이더 위성의 개발 동향에 대해 살펴보기로 한다. In the field of earth observation satellites, the world"s advanced countries in space development are fiercely competing to develop satellites for space radar payloads. The synthetic aperture radar has an all-round performance compared to optical payloads because it can acquire images regardless of weather or day and night. In particular, the miniaturization of next-generation radar satellites is accelerating in a way that improves the frequency of re-visits by launching multiple satellites to increase the time of acquisition of images of targets and to suggest new solutions such as low-speed object detection using multistatic technology. In this technical paper, we look at the latest developments in image radar satellite technology from around the world and the development trends of next-generation small radar satellites.

차세대 영상 레이더 위성을 위한 이중 수신 채널 T/R 모듈 개발

원영진,윤영수,우성현,윤재철,금정훈,김진희 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11

영상레이더(Synthetic Aperture Radar)는 날씨나 밤낮에 관계없이 전천후로 고해상도의 지구 관측을 가능하게 하는 강력하고 잘 정립된 마이크로웨이브 원격 탐사 기술이다. 본 논문은 SAR 탑재체의 중요한 구성품 중의 하나인 T/R 모듈에 관한 것이다. T/R 모듈은 위상 배열 안테나의 전자적 빔 조향을 가능하게 하는 송수신 RF 반도체 소자가 집적된 모듈이며 SAR 탑재체의 핵심 부품이다. 본 논문에서는 차세대 SAR 위성을 위한 이중 수신 채널 T/R 모듈 예비 설계 결과에 대하여 정리하였다. 추후 높은 신뢰성의 우주급 이중 수신 T/R 모듈 개발을 위하여 좋은 예비 자료가 될 것이다. Synthetic Aperture Radar(SAR) is a powerful and well established microwave remote sensing technique which enables high resolution measurement of the Earth Surface independent of the weather conditions and sunlight illumination. This paper is about the T/R Module(Transmit/Receive Module) which is one of the important component of the SAR payload. T/R module is the integrated module which is assembled by the transmitting and receiving RF semiconductor devices to enable the electronically beam steering of the phased array antenna and the key component of the SAR payload. In this study, the result of the preliminary design of the dual receiving channel T/R module was summarized. This study result will be a good preliminary data for the development of the space qualified dual receiving channel T/R module later on.

고해상도 SAR 최적 설계를 위한 영상형성 시스템 변수 및 성능분석에 관한 연구

곽준영(Jun-Young Kwak),정대권(Dae-Gwon Jeong) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.1

합성 개구면 레이다(SAR: synthetic aperture radar)는 날씨 및 주?야간에 관계없이 고해상도의 영상을 형성할 수 있기 때문에 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 논문에서는 고 해상도 SAR 설계시 경사거리와 합성개구면의 길이가 영상형성에 미치는 영향을 RMA 시뮬레이터를 이용하여 성능분석을 수행하였다. 형성된 영상의 성능은 직접 육안으로 확인할 수 있었으나, 영상을 분석하는 수치로서도 성능평가가 가능하였다. 보다 구체적으로, 다양한 경사거리와 합성개구면의 길이 변화와 영상획득을 위한 기하구조에 따라 이상적인 점표적에 대한 시뮬레이션의 원시 데이터를 생성하였고, Spotlight 영상 형성 알고리듬을 이용하여 이에 따른 점표적 응답특성의 공간 해상도, 최대 부엽 수준, 누적 부엽 수준에 대한 성능분석을 수행하였다. Synthetic aperture radar (SAR) has been employed in various fields due to its capability to generate high resolution images regardless of weather and visibility. This paper presents a performance analysis on the image formation of high resolution SAR according to various slant range distance and synthetic aperture lengths using a range migration algorithm simulator. Although the visual performance on the SAR image is more accurate, a numeric analysis resulted in a comparable measurement. More specifically, raw data were generated for an ideal point target upon imaging geometries and design parameters such as slant range distance and synthetic aperture lengths. Finally, spatial resolution, peak to sidelobe ratio and integrated sidelobe ratio are drawn to provide SAR capabilities in the initia concept design, final in-flight calibration and validation stages.

시각 동기화 오차가 SAR 영상에 미치는 영향 분석 및 보상

이수정(Soojeong Lee),박우정(Woo Jung Park),박찬국(Chan Gook Park),송종화(Jong-Hwa Song),배창식(Chang-Sik Bae) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.4

본 논문에서는 Synthetic Aperture Radar (SAR, 합성개구레이다) 영상 품질을 향상시키기 위해 EGI/IMU (Embedded GPS/INS, Inertial Measurement Unit) 통합 항법 시스템에서 발생하는 시각 동기화 오차의 영향을 분석하고 이를 보상하기 위해 상태변수증강 기법을 적용한다. SAR 요동 측정 알고리즘으로 항체의 위치를 추적하기 위한 EGI와 추가적으로 안테나에 장착된 IMU를 결합하는 EGI/IMU 통합 항법 시스템이 많이 이용된다. 이와 같은 EGI/IMU 통합 항법 시스템에서 센서 간의 시계가 동기화되지 않을 경우 시각 동기화 오차가 발생한다. 시각 동기화 오차가 항법 및 SAR 영상에 미치는 영향 분석을 통해 시각 동기화 오차가 SAR 영상 품질을 악화시키는 것을 확인하였다. 이를 보상하기 위해 상태변수증강 기법을 적용하고, 적용한 결과 SAR 영상 품질이 저하되지 않음을 확인하였다. 또한 기동에 따른 시각 동기화 오차 추정 성능과 가관측성을 분석하여 시각 동기화 오차를 효과적으로 추정하기 위해서는 회전 기동과 같은 시간에 따라 변화하는 기동이 필요함을 보였다. 따라서, SAR 영상에 미치는 시각 동기화 오차의 영향을 줄이기 위해서는 SAR 구간 전에 회전 기동 등 시간에 따라 변화하는 기동을 수행하여 시각 동기화 오차를 보상해주어야 한다. In this paper, to improve Synthetic Aperture Radar (SAR) image quality, the effect of time synchronization error in the EGI/IMU (Embedded GPS/INS, Inertial Measurement Unit) integrated system is analyzed and state augmentation is applied to compensate it. EGI/IMU integrated system is widely used as a SAR motion measurement algorithm, which consists of EGI mounted to obtain the trajectory and IMU mounted on the SAR antenna. In an EGI/IMU integrated system, a time synchronization error occurs when the clocks of the sensors are not synchronized. Analysis of the effect of time synchronization error on navigation solutions and SAR images confirmed that the time synchronization error deteriorates SAR image quality. The state augmentation is applied to compensate for this and as a result, the SAR image quality does not decrease. In addition, by analyzing the performance and the observability of the time synchronization error according to the maneuver, it was confirmed that the time-variant maneuver such as rotational motion is necessary to estimate the time synchronization error adequately. In order to reduce the influence of the time synchronization error on the SAR image, the time synchronization error must be compensated by performing maneuver changing over time such as a rotation before SAR operation.

Siamese 네트워크 기반 SAR 표적영상 간 유사도 분석

박지훈 한국군사과학기술학회 2022 한국군사과학기술학회지 Vol.25 No.5

Different from the field of electro-optical(EO) image analysis, there has been less interest in similarity metrics between synthetic aperture radar(SAR) target images. A reliable and objective similarity analysis for SAR target images is expected to enable the verification of the SAR measurement process or provide the guidelines of target CAD modeling that can be used for simulating realistic SAR target images. For this purpose, this paper presents a similarity analysis method based on the siamese network that quantifies the subjective assessment through the distance learning of similar and dissimilar SAR target image pairs. The proposed method is applied to MSTAR SAR target images of slightly different depression angles and the resultant metrics are compared and analyzed with qualitative evaluation. Since the image similarity is somewhat related to recognition performance, the capacity of the proposed method for target recognition is further checked experimentally with the confusion matrix.

Wide-beamwidth와 Digital Spotlighting을 이용한 근전계 Spotlight SAR 영상 획득

임병균,김영수 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.4

합성개구면레이다는 일반적으로 스팟라이트, 스트립맵 그리고 스캔 모드 이렇게 세가지 모드로 구분한다. 스팟라이트 모드의 경우 영상을 얻기 원하는 지역에 대해 빔조성을 통해 지속적으로 표적지역으로 부터의 데이터를 얻는다. 그렇기 때문에 스팟라이트 모드는 일반적인 스트립맵 모드로 얻은 영상보다 좋은 방위방향 해상도를 가진 영상을 얻을 수 있다. 그러나 근전계의 경우 스팟라이트 SAR를 적용하기 위해서는 상대적으로 빔 조정 범위가 크기 때문에 구현하기 쉽지 않다. 본 논문에서는 광대역 빔폭 안테나를 이용하여 빔 조정 없이 스팟라이트 SAR를 구현하는 알고리즘을 제안하였다. Synthetic aperture radar (SAR) has the three common imaging modes: spotlight, stripmap, and scan. During spotlight mode data collection, the sensor steers its antenna beam to continuously illuminate the terrain patch being imaged. So spotlight mode offers finer azimuth resolution than that achievable in stripmap mode using the same physical antenna. However, in nearfield, the beam-steering is much harder than in farfield because the squint angle of the nearfield target area varies dramatically with respect to the azimuthal. In this paper, we proposed a nearfiled spotlight SAR processing algorithm using digital spotlighting. The proposed algorithm used a very wide-beamwidth antenna and no beam-steering to realize the spotlighting of a nearfield target areas.

CycleGAN을 이용한 이종 SAR 자산 간의 시뮬레이션 영상 변환

최여름(Yeoreum Choi),박지훈(Ji-hoon Park),채대영(Dae-Young Chae),임호(Ho Lim) 한국항공우주학회 2023 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2023 No.4

항공탑재 SAR 시스템 및 통제장치 시험을 위한 통합시험장비 개발

이현익(Hyon-Ik Lee),황태진(Tae-Jin Hwang) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.9

본 논문에서는 항공탑재 SAR 시스템 및 통제장치 시험을 위한 통합시험장비(SCTE: System and Control unit Test Equipment)에 대하여 기술한다. SCTE는 구성 기능의 모듈화를 통하여 시험장비의 재활용성을 높였으며, script 기반 수행, 보고서 작성 기능 등 시험의 자동화 및 편의성을 높이도록 설계되었다. 또한 SCTE는 항법데이터 모의 기능을 통하여 다양한 비행 환경에 대하여 시험을 수행할 수 있도록 개발되었다. 본 논문은 SCTE의 개발 요구사항, H/W 및 S/W 설계 결과, 개발 결과 및 통제장치와 시스템과의 연동 시험결과를 기술한다. This paper describes SCTE(System and Control unit Test Equipment) as an integrated test equipment for airborne SAR system and control unit. SCTE enhances reusability of test equipment by modular design for required functions and strengthens automatic testing and test convenience by providing functions such as script-based testing function and report generation function. Also, it includes a navigation data simulator which can simulate various flight conditions. In this paper, we details SCTE requirements, H/W and S/W design, implementation, and test results with control unit and SAR system.

고밀도 발열원을 가진 항공기용 전자장비의 방열해석 및 설계

성종국(Jongkook Seong),이원희(Won-Hee Lee),김철(Chol Kim),정석용(Suk-Yong Jeong),이동훈(Dong-Woo Yi),김세영(Se-Young Kim) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5

항공기에 탑재 운용되되는 SAR 장비는 항공기 운용에 따른 극한 환경에 노출된다. 특히 급격한 압력 변화로 인한 공기 밀도 감소와 온도 변화 환경에서 각 장비들은 안정적인 동작이 되도록 설계되어야 한다. 본 연구에서는 전자장비 열해석 상용프로그램인 Icepak을 사용하여, 각 장치별 환경조건을 고려한 방열해석을 수행하였고 그 결과를 바탕으로 개념설계에 적용하였다. 해석 조건은 운용 고도에 따른 공기밀도와 온도를 반영하였다. 해석결과, 고출력송신장치의 방열을 위해 -20.0℃의 공기온도 및 Pre-cooling이 필요함을 도출하였다. 또한 다른 임무장비의 내부에 유로와 FAN을 적용하고 열적 안정성을 확보하는 설계를 수행하였다. The SAR Equipments being mounted on aircraft are exposed to extreme environments that is suddenly change of pressure and temperature due to increase altitude. The each electrical equipment should be designed so that stable operation under the condition. Considering each device-specific environmental conditions, we performed thermal analysis on the electronic equipments for the thermal reliability. As a result, high-power transmission equipment needs - 20℃ cooling air from aircraft. Also, we designed the other SAR equipment applying the cooling path inside the equipment and FAN.