재가중치 ℓ₁-최소화를 통한 밀리미터파(W밴드) 전방 관측 초해상도 레이다 영상 기법

이혁중,전주환,송성찬,Lee, Hyukjung,Chun, Joohwan,Song, Sungchan 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.8

실 개구(real-aperture)를 사용하는 스캐닝 레이다(scanning radar)는 지상을 감시하거나 재난 구조를 하는 등 폭 넓게 이용 가능하다. 그러나 스캐닝 레이다의 특성상 거리 방향의 분해능은 송신하는 신호의 대역폭에 의해 제한되며, 거리방향에 수직한 방향의 분해능은 빔 폭에 의해 결정된다. 본 논문에서는 초해상도(super-resolution) 레이다 영상 기법을 제안한다. 산란체가 스캔 영역에 드문드문 존재한다면 반사율의 분포를 sparse 신호로 간주할 수 있게 되고, '압축 감지(compressive sensing)' 문제로 수식화하는 것이 가능하다. 본 논문에서는 '재가중치 ${\ell}_1$-최소화'를 통해 2차원 레이다 이미지를 얻는다. 모의실험 결과에서는 제안하는 기법으로 얻은 이미지와 더불어 기존에 널리 쓰이는 Orthogonal Matching Pursuit(OMP), 합성 개구 레이다(Synthetic Aperture Radar : SAR)의 결과와 비교하였다. A scanning radar is exploited widely such as for ground surveillance, disaster rescue, and etc. However, the range resolution is limited by transmitted bandwidth and cross-range resolution is limited by beam width. In this paper, we propose a method for super-resolution radar imaging. If the distribution of reflectivity is sparse, the distribution is called sparse signal. That is, the problem could be formulated as compressive sensing problem. In this paper, 2D super-resolution radar image is generated via reweighted ${\ell}_1-Minimization$. In the simulation results, we compared the images obtained by the proposed method with those of the conventional Orthogonal Matching Pursuit(OMP) and Synthetic Aperture Radar(SAR).

이종센서 영상탐색기 시험평가를 위한 적외선 표적원 개발

박장한(Changhan Park),송성찬(Sungchan Song),정상원(Sangwoon Jung) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.11

본 논문에서는 대지, 대공 표적을 포착․추적할 수 있는 적외선 및 가시광 센서가 탑재된 이종센서 영상탐색기의 종합성능시험을 위해 구축한 HILS(Hardware In-the-Loop Simulation) 시스템 내에 적외선 표적원을 제안한다. 이 통합시스템은 다양한 종류의 표적과 시나리오 기반 이동 표적의 궤적을 모사하기 위해 열원 및 광원을 출력하는 100개의 모듈로 구성하였다. 또한 표적에 대한 위치, 속도, 방향, 배경 클러터와 재밍 환경 등을 모사할 수 있다. 이종센서 영상탐색기의 시험평가를 위해 구축된 HILS 시스템의 전체 시스템 구성과 적외선 표적원의 설계 및 측정 결과를 제시한다. 향후에, 구축된 HILS 시스템에서 모의비행 시나리오 기반으로 동적 실시간 포착․추적에 대한 단일 또는 이종센서가 탑재된 이종센서영상탐색기의 성능을 시험할 예정이다. In this work, infrared targets for a developed hardware-in-the-loop simulation(HILS) system are proposed for a performance test of a dual-sensor imaging seeker equipped with an infrared and a visible sensor that can lock and track for ground and air targets. This integrated system is composed of 100 modules of heat and light sources to simulate various kinds of target and the trajectory of moving targets based on scenarios. It is possible to simulate not only the position, velocity, and direction for these targets but also background clutter and jamming environments. The design and measurement results of an infrared target, such as the HILS system configuration, developed for testing and evaluation of a dual-sensor imaging seeker are described. In the future, it is planned to test the lock-on and tracking performance of an imaging seeker equipped with single or dual sensors dynamically in real time based on a simulation flight scenario in the developed HILS system.

위성 Synthetic-Aperture Radar (SAR) 시스템용 도파관 배열 안테나에서 도파관 측벽 슬롯의 수평편파 방사를 위한 격벽 구성 방법

크리스티얀 디미트로브(Kristian Dimitrov),이용식(Yongshik Lee),송성찬(Sungchan Song),윤성식(Seongsik Yoon),조승주(Seungjoo Jo) 한국전자파학회 2021 한국전자파학회논문지 Vol.32 No.3

격벽 구조를 이용해서 도파관 내에서 진행하는 전기장의 진동방향을 바꾸는 방법에 대해서 보고한다. 이중편파 도파관 슬롯 배열 안테나를 설계하는 경우, 교차 편파 분리도를 충분히 확보하기 위해서 편파별로 도파관을 이용하는 방법이 사용된다. 특히 파장이 많이 짧을 경우, 배열 간격을 줄이기 위해서 측벽 슬롯을 활용해야 하는데, TE10모드에서 수평편파의 방사가 어려울 수 있다. 이때 격벽 구조를 이용하여 전기장의 방향을 회전시킴으로써 측벽의 수직 슬롯에서 방사가 가능해진다. 슬롯 배열에 따른 격벽 구조의 구성 방법, 설계와 함께 1×8 크기의 슬롯배열이 9.65 ㎓에서 16.1 ㏈i의 이득과 −15 ㏈의 입력 반사, 58 ㏈의 높은 편파 분리도를 나타내는 모의 실험 결과를 제시한다. 마지막으로 크기가 32×224인 배열 안테나에 대해서 20°까지 스캐닝하더라도 그레이팅 로브가 발생하지 않음을 확인하였다. The application of septa to change the oscillating direction of the waveguide fields is demonstrated in this study. For dual-polarization waveguide slot array antennas, two different waveguides are often used to maximize the cross-polarization discrimination level between them. In such arrays, slots may be designed on the narrow sidewall to reduce the element spacing and to suppress the grating lobes. Septums can be used to change the direction of TE10 mode electric fields, so that radiation occurs from the transverse slots on narrow sidewalls. The design and configuration of the septums for a 1×8 slot array on the narrow sidewall of a rectangular waveguide is provided, which shows a simulated gain of 16.2 ㏈i, reflection of −15 ㏈, and cross polarization discrimination level of 58 ㏈.

밀리미터파(W 밴드) FMCW SAR 기반 전방의 이동지상표적 탐지 및 위치와 속도 추정

이혁중(Hyukjung Lee),전주환(Joohwan Chun),송성찬(Sungchan Song) 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.6

지상의 주력전차를 격추시키기 위한 공대지 유도미사일은 지상을 탐색하여 움직이는 표적을 탐지한 다음 위치를 추정하여 표적을 향해 나아가야 한다. 본 논문에서는 미사일이 향하는 전방의 지상을 좁은 빔 폭을 가진 빔을 기계적으로 좌우로 조향함으로써 일정한 지상구간을 탐색하며 Frequency Modulated Continuous Wave(FMCW)를 활용하여 이동하는 표적을 탐지하고 합성개구레이다(synthetic aperture radar: SAR)를 통해 위치를 추정한다. 또한 최대우도추정(maximum likelihood estimation: MLE) 기법을 통해 이동표적의 상대속도를 추정하여 레이다와 가까워지는 혹은 멀어지는 정도를 알 수 있으며 상대속도가 고려된 위상기록(phase history)을 통해 보정된 정합필터로 레이다 이미지(image)를 형성한다. An air-to-ground guidance missile aimed to hit a main battle tank(MBT) should detect a ground moving target and estimate the target position to guide. In this paper, we detect a front ground moving target by using FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) and estimate the position by forward-looking SAR(Synthetic Aperture Radar) via scanning certain front ground section by steering a beam with narrow beamwidth left to right mechanically. Also, by MLE(Maximum Likelihood Estimation), degree of how fast the target approach or recede from the radar can be figured out from the estimated radial velocity of the moving target. Subsequently, we generate a radar image via corrected matched filter from phase history including the radial velocity.

재가중치 ℓ<SUB>1</SUB>-최소화를 통한 밀리미터파(W밴드) 전방 관측 초해상도 레이다 영상 기법

이혁중(Hyukjung Lee),전주환(Joohwan Chun),송성찬(Sungchan Song) 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.8

실 개구(real-aperture)를 사용하는 스캐닝 레이다(scanning radar)는 지상을 감시하거나 재난 구조를 하는 등 폭 넓게 이용 가능하다. 그러나 스캐닝 레이다의 특성상 거리 방향의 분해능은 송신하는 신호의 대역폭에 의해 제한되며, 거리방향에 수직한 방향의 분해능은 빔 폭에 의해 결정된다. 본 논문에서는 초해상도(super-resolution) 레이다 영상 기법을 제안한다. 산란체가 스캔 영역에 드문드문 존재한다면 반사율의 분포를 sparse 신호로 간주할 수 있게 되고, ‘압축 감지(compressive sensing)’ 문제로 수식화하는 것이 가능하다. 본 논문에서는 ‘재가중치  -최소화’를 통해 2차원 레이다 이미지를 얻는다. 모의실험 결과에서는 제안하는 기법으로 얻은 이미지와 더불어 기존에 널리 쓰이는 Orthogonal Matching Pursuit(OMP), 합성 개구 레이다(Synthetic Aperture Radar : SAR)의 결과와 비교하였다. A scanning radar is exploited widely such as for ground surveillance, disaster rescue, and etc. However, the range resolution is limited by transmitted bandwidth and cross-range resolution is limited by beam width. In this paper, we propose a method for super-resolution radar imaging. If the distribution of reflectivity is sparse, the distribution is called sparse signal. That is, the problem could be formulated as compressive sensing problem. In this paper, 2D super-resolution radar image is generated via reweighted l1-minimization. In the simulation results, we compared the images obtained by the proposed method with those of the conventional Orthogonal Matching Pursuit(OMP) and Synthetic Aperture Radar(SAR).

밀리미터파(W 밴드) 탐색기용 FMCW SAR 영상의 2차원 엔트로피 최소 자동 초점 기법

박재현(Jaehyun Park),전주환(Joohwan Chun),이혁중(Hyukjung Lee),송성찬(Sungchan Song) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.4

전방 이동지상 표적 탐지를 위해 미사일은 FMCW 레이다를 통해 획득한 SAR 영상을 활용할 수 있다. 하지만 미사일 이동 과정에서 난기류 또는 비행경로 상태에 따른 요동 오차로 인해 SAR 영상의 품질이 떨어지게 된다. 본 논문에서는 이러한 전방을 바라보는 SAR 영상의 요동 오차를 보상하기 위한 엔트로피 최소 자동초점기법을 제안한다. 특히, 전방을 바라보는 레이다 특성 상, 요동 오차는 2차원의 형태(방위각 및 시간 축)로 SAR 영상에 영향을 미치며, 이를 보상하기 위해 2차원 자동초점기법을 제시한다. To detect the ground moving target, forward-looking SAR images obtained from the FMCW radar can be exploited. However, the quality of the SAR image is deteriorated due to the turbulence or fluctuation because of the flight path condition during the missile movement. We herein propose an entropy-minimizing autofocus method to compensate the motion error of forward-looking SAR. In particular, owing to the geometry of the forward-looking SAR, the motion error affects the SAR image in the two-dimensional (2D) form (azimuth and time axis). Therefore, we suggest a 2D autofocus method for the motion compensation.

X-Band Dual-Polarization Microstrip Patch Subarray Antenna for Satellite Synthetic-Aperture Radar (SAR) Applications

Kristian Dimitrov(크리스티얀 디미트로브),Yongshik Lee(이용식),Seongsik Yoon(윤성식),Seung Joo Jo(조승주),Chan Mi Song(송찬미),Sungchan Song(송성찬) 한국전자파학회 2021 한국전자파학회논문지 Vol.32 No.12