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).

단일 snapshot을 이용한 DOA 추적 알고리즘

공동건(Dongkeon Kong),전주환(Joohwan Chun) 한국통신학회 2000 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2000 No.7

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.

발사체 분류를 위한 탄도계수 추정 방법 비교

오유근(You Geun Oh),전주환(Joohwan Chun),정광용(Kwang Yong Jung),김남문(Nam Moon Kim) 한국전자파학회 2021 한국전자파학회논문지 Vol.32 No.1

탄도계수는 발사체가 공기 저항을 뚫고 얼마나 잘 나아갈 수 있는지를 수치화한 것이다. 발사체의 운동방정식은 탄도계수에 대한 함수이기 때문에 발사체의 탄도계수를 추정하는 방법은 발사체의 궤적을 추적할 수 있는 등의 이유로 많은 연구가 이루어졌다. 본 논문에서는 발사체를 분류하기 위해 탄도계수를 추정하는 방법을 제안했다. 사용된 주요 기법은 확장 칼만 필터와 상미분방정식 파라미터 추정이다. 그리고, 실제 발사체의 궤적을 시뮬레이션을 통해 만들고, 그 궤적을 사용하여 제안한 방법들로 발사체의 탄도계수를 추정하고, 그 성능을 비교 분석했다. The ballistic coefficient is a measure of a projectile’s ability to overcome air resistance. Because the motion equations of the projectile are functions of the ballistic coefficient, several studies estimating the projectile’s ballistic coefficient have been conducted to track its trajectory. In this paper, two methods are proposed to estimate the ballistic coefficient for classification of the projectile. The primary techniques used are the extended Kalman filter and ordinary differential equation parameter estimation. The true projectile trajectory is created via simulation, and the proposed method is used to estimate the ballistic coefficient. Furthermore their performances are compared and analyzed.

다중배열 마이크로폰을 사용한 악기소리의 분리 연구

이종현(Jonghyun Lee),전주환(Joohwan Chun) 한국통신학회 2002 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2002 No.7

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.

최소 자승법을 이용한 고해상도 밀리미터파 탐색기의 비선형 위상 오차의 추정

양희성(Heeseong Yang),전주환(Joohwan Chun),송성찬(Sung-Chan Song) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.1

본 논문 연구에서는 고해상도 레이더 탐색기에 쓰이는 FMICW(Frequency Modulated Interrupted Continuous Wave) 또는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 시스템의 비선형 특성에 의해서 발생되는 거리 해상도(range resolution) 성능 저하 현상을 보상하기 위하여, 하드웨어의 비선형 위상 오차 성분을 다양한 진폭, 위상을 가지는 사인함수와 랜덤 성분으로 모델링하고, 이를 추정할 수 있는 신호 처리 알고리즘을 새롭게 제안하였다. 이 방법은 알고 있는 거리에 위치한 두 개의 기준점 목표물(point target)로부터 각각 측정된 두 개의 IF 신호를 연립방정식화하여 희소 선형식(sparse linear equation)을 세우고, 최소 자승법(least squares) 관점에서 최적 해로서의 비선형 오차 성분을 추정하는 방법으로써 추정된 비선형 오차 성분은 비선형 오차 특성 보상을 위한 사전왜곡(predistortion) 기법을 위해 사용될 수 있다. In this thesis, to compensate the sweep nonlinearity occurring in the high resolution radar system using FMICW or FMCW, the method of the estimation of the nonlinearity is proposed. The nonlinear phase component caused by the nonlinear characteristic of the radar system is modelled as a linear combination of the sinusoidal functions consisting of various magnitudes and phases(systematic nonlinear phase error) and a random component(stochastic nonlinear phase error). From two IF signals that are measured respectively independently for two reference point targets lying in different distances which are known, a sparse linear equation is made and solved by least squares method to estimate the nonlinear phase component. The estimated component can be used for predistortion method to compensate the sweep nonlinearity.

비동기 CDMA 시스템용 온-라인 배열 안테나 불일치 보정 알고리즘

이종현(Chonghyun Lee),전주환(Joohwan Chun) 한국통신학회 2000 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2000 No.7

FMCW 레이다 시스템에서 마이크로 도플러를 이용한 다중 목표물 위치 추정 기법

유경우(Kyungwoo Yoo),전주환(Joohwan Chun),류충호(Chung-Ho Ryu) 한국전자파학회 2016 한국전자파학회논문지 Vol.27 No.11

도착시간(Time of arrival : TOA)을 이용한 삼변측량법은 레이다 시스템에서 단일목표물의 위치를 추정할 때 일반적으로 사용되는 기법으로 다중 목표물의 경우에는 각 목표물에 대응되는 측정치를 구별할 수가 없으므로 활용이 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 측정치와 목표물 간 관계의 모호성을 없애고자 최근 레이다 분야에서 활발히 연구되고 있는 마이크로 도플러를 통해 각 목표물의 마이크로 모션을 측정하여 각 목표물의 측정치를 구별하는데 활용하였고, 구별된 측정치로 각 목표물에 대해 삼변측량법을 적용할 수 있게 하였다. 목표물은 모탄에서 분리되는 자탄을 고려하였으며 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 알고리즘을 검증하였다. Trilateration technique using time of arrival(TOA) is generally used for single target position estimation in radar system. However, trilateration technique has limitation in case of multiple targets, since it is difficult to distinguish the measurements corresponding to the respective targets. In this study, to eliminate ambiguity of relation between measurements and targets, micromotion of each target is measured by micro Doppler which is actively studied in radar industry nowadays and these information are used to distinguish measurements used at trilateration technique. Resultingly, the trilateration technique is applied successfully for each target. The targets are considered as multiple submissiles separated from the missile. Simulation results shows the performance of the proposed algorithm.

주파수 변조 단속 지속파를 이용하는 고해상도 밀리미터파 탐색기의 스퓨리어스 제거를 위한 스펙트럼 분석 기법

양희성(Heeseong Yang),전주환(Joohwan Chun),송성찬(Sung-Chan Song) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.1

본 논문에서는 주파수 변조 단속 지속파(Frequency Modulated Interrupted Continuous Wave: FMICW) 시스템을 기반으로 한 고해상도(HRR: High Range Resolution) 레이더 탐색기에서 발생하는 스퓨리어스(Spurious)를 제거하기 위한 스펙트럼 분석 기법에 대해서 연구하고 새로운 제거 기법을 제안한다. 주파수 변조 지속파(Frequency Modulated Continuous Wave: FMCW)를 기반으로 하는 고해상도 레이더 시스템과 다르게 FMICW를 사용한 시스템은 주기적으로 나타나는 비연속적 IF(Intermediate Frequency) 신호에 의해 스펙트럼 상에서 스퓨리어스가 생기게 된다. 이러한 스퓨리어스를 제거하기 위해서 대역 통과 필터(band pass filter)를 사용하면 FMICW 시스템의 정확도가 이전 추정된 거리 값에 의존적이 되고 random interrupted sequence를 사용하면 noise floor가 증가하며, staggering process를 사용하면 중복된 정보를 위해 여러 개의 파형을 송신해야 되는 단점이 있다. 최근 소개된 IAA(Iterative Adaptive Approach) 또는 SPICE(SemiParametric Iterative Covariance-based Estimation method)와 같은 스펙트럼 분석 기법을 이용하면 이러한 단점 없이 FMICW 시스템에서의 스퓨리어스를 효과적으로 제거할 수 있다. IAA 또는 SPICE를 사용하기 위해서는 신뢰할 수 있는 데이터(reliable data)와 신뢰할 수 없는 데이터(unreliable data)를 구분하고, 신뢰할 수 있는 데이터만 이용하여야 하는데, 이를 위해서 STFT(Short Time Fourier Transform)가 적용된다. In this thesis, we develop a spectral analysis scheme to eliminate the spurious peaks generated in HRR Millimeterwave Seeker based on FMICW system. In contrast to FMCW system, FMICW system generates spurious peaks in the spectrum of its IF signal, caused by the periodic discontinuity of the signal. These peaks make the accuracy of the system depend on the previously estimated range if a band pass filter is utilized to eliminate them and noise floor go to high level if random interrupted sequence is utilized and in case of using staggering process, we must transmit several waveforms to obtain overlapped information. Using the spectral analysis one of the schemes such as IAA(Iterative Adaptive Approach) and SPICE(SemiParametric Iterative Covariance-based Estimation method) which were introduced recently, the spurious peaks can be eliminated effectively. In order to utilize IAA and SPICE, since we must distinguish between reliable data and unreliable data and only use reliable data, STFT(Short Time Fourier Transform) is applied to the distinguishment process.