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박신명(Sin-Myeong Park),오이석(Yisok Oh) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.4
본 논문에서는 차분 간섭 기법(differential interferometry)을 이용하여 지표면의 높이 변화를 탐지하고, 이를 이용하여 지표면 수분함유량의 변화를 알아낸다. 본 연구에서는 COSMO-SkyMed SAR 영상을 이용하여 DInSAR(DiFferential Interferometric SAR) 기법을 확인한다. 침투 깊이는 지표면 수분함유량에 따라 달라지며, 그에 따라 수신하는 신호의 위상이 변하게 된다. 지표면의 높이와 그 변위는 두 수신 신호의 위상차를 이용하는 레이더 간섭 기법(radar inteferometry)을 통하여 탐지할 수 있다. 변위 변화를 분석하기 위해 동일 지역의 영상 3장 중 한 장을 기준 영상(reference image)으로 사용한다. 동일 지역의 기준 영상과 나머지 두 영상은 각각 차분 간섭기법으로 처리한다. 이 차분 간섭 기법을 검증하기 위해 실제 영상 획득 지역의 수분함유량을 측정하였다. 측정한 수분함유량을 이용하여 지표면의 침투 깊이를 계산하고, 차분 간섭 기법을 통하여 얻은 지표면 변위 정보와 비교 분석한다. This paper presents a differential interferometry technique for soil moisture change detection by measuring surfaceheight variation. COSMO-SkyMed SAR images were used to verify the DInSAR(differential interferometric SAR) technique. The soil penetration depth changes according to soil moisture, that causes phase change of the received signal. The height of soil surface and its displacement can be detected by a radar interferometry technique using phase difference of two received signals. To retrieve displacement variation, one of three SAR images is used as a reference image. Reference image and other two images are processed by the differential interferometry technique in the same area. The soil moisture was measured for the test sites to verify the DInSAR technique. The penetration depth is calculated by using the in-situ measured soil moisture data and it is compared with the displacement values acquired by the DInSAR technique.
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C-밴드 완전 편파 측정용 스캐터미터 시스템 보정 기술 검증
박신명(Sin-Myeong Park),고주석(Joo-Seoc Go),주정명(Jeong-Myeong Joo),김희영(Hee-Young Kim),김주희(Ju-Hui Kim),황지환(Ji-Hwan Hwang),권순구(Soon-Gu Kwon),신종철(Jong-Chul Shin),오이석(Yisok Oh) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.10
본 논문에서는 미소 뮬러 행렬 보정법(differential Mueller matrix calibration technique: DMMCT)을 이용하여 C-밴드의 지상운용용 HPS(Hongik Polarimetric Scatterometer) 시스템을 보정한 연구 결과를 선보인다. 스캐터미터 시스템 보정을 위해 금속구를 이용하여 안테나 주빔에서의 편파 측정한 안테나 패턴을 챔버에서 측정하고, DMMCT를 이용하여 지상운용용 HPS의 왜곡 정도를 분석하여 정확하게 보정한다. 단일 편파 시스템과는 다르게 완전 편파 시스템에서는 후방 산란 계수뿐만 아니라 위상 변수들도 중요하다. 보정된 지상운용용 HPS를 이용하면 논, 맨땅, 작물밭 등의 지표면에 대한 정확한 Mueller 행렬을 얻을 수 있으므로, 후방 산란 계수뿐만 아니라 동일 편파와 교차 편파의 위상 변수들도 정확하게 측정하게 된다. 보정의 정확도는 산란 모델을 이용해 계산한 후방 산란 계수와 측정한 후방 산란 계수의 비교로 확인할 수 있다. 따라서 측정으로 쟁기질 한 밭의 편파 응답특성을 얻었으며, 이 결과를 이론 모델로 얻은 편파 응답 특성과 비교하여 보정 기술을 검증하였다. This paper presents a study on the calibration of a C-band HPS(Hongik Polarimetric Scatterometer) system using the DMMCT(Differential Mueller Matrix Calibration Technique). For calibration of the polarimetric scatterometer system, a fully-polarimetric antenna pattern(magnitudes and phase-differences) of the antenna main-beam is measured using a conducting sphere at anechoic chamber. The polarimetric scatterometer system could be accurately calibrated after retrieving its distortions using the DMMCT. Unlike a single-polarimetric system, in a fully-polarimetric system, not only backscattering coefficients but also phase differences are important parameters. This calibrated HPS system can be used to measure accurate Mueller matrices of bare soil surfaces, rice paddies, and vegetation fields. The phase-difference parameters as well as the backscattering coefficients for co- and cross-polarizations can then be obtained. The accuracy of calibration was verified by comparing the measured backscattering coefficients with a scattering model. The measured polarization response of a plowed bare field was also compared with the polarization response which was synthesized using a polarimetric scattering model for verifying the calibration technique.
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임피던스 경계면 조건을 적용한 유전체의 산란 특성 분석
황지환(Ji-Hwan Hwang),박신명(Sin-myeong Park),오이석(Yisok Oh) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.10
본 연구에서는 유전체의 산란 특성 분석을 위해 이용되는 CFIE(Combined Field Integral Equation) 모멘트법의 계산효율을 높이기 위해 임피던스 경계면 조건을 적용시킨 수치해석 기법과 그 적용 범위에 대한 분석결과를 제시한다. 임피던스 경계면의 적용은 유전체의 등가 표면 전류(Js)와 등가 표면 자류(Ms)를 하나의 전류 또는 자류 성분으로 표현할 수 있으며, 임피던스 경계면 조건을 적용해 계산효율을 높인 수치해석 기법의 정확도는 기존의 CFIE 모멘트법과 이론값(Mie-series 해법, Small Perturbation 산란모델)을 이용하여 비교/분석하였다. 임피던스 경계면 조건을 적용한 수치해석 기법의 적용 범위 상대유전율 허수부 12 이상에서 1 ㏈ 이내의 계산 편차를 확인하였다. An numerical technique of impedance boundary condition to improve an efficiency in the process of moment method with CFIE(Combined Field Integral Equation), which is widely used to analyze the scattering property of dielectric scatterers, and results of its cross-validations are presented in this study. Application of the impedance boundary allows to represent the equivalent surface currents of dielectric scatterer depicted by both kinds of electric/magnetic surface currents(Js, Ms) to the single surface current by Js or Ms only. Accuracy of this technique is validated by the existing CFIE and theoretical values such as Mie-series solution and small perturbation scattering model. The computational difference of less than 1 ㏈ was verified within an imaginary part of dielectric constant more than 12, as well.
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1차 Vector Radiative Transfer 기법을 이용한 옥수수 생육에 따른 후방산란 특성 분석
권순구(Soon-Koo Kweon),황지환(Ji-Hwan Hwang),박신명(Sin-myeong Park),홍성욱(Sungwook Hong),오이석(Yisok Oh) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.4
본 연구에서는 위성 SAR 영상을 이용한 초목층 정보 예측을 위해 옥수수의 생육에 따른 후방 산란 계수 변화를 분석한다. 이를 위하여 지상형 산란계 시스템을 이용하여 옥수수 밭의 후방 산란 계수를 측정하였으며, 지표면 정보를 입력변수로 한 1차 VRT(Vector Radiative Transfer) 기법을 이용하여 후방 산란 계수를 계산하여 측정값과 비교/분석한다. 그 결과, 생육 초기에는 옥수수보다 토양에서의 산란이 지배적이었으며, 옥수수의 밀도가 증가하면서 잎의 분포의 영향으로 입사각이 증가하면서 후방 산란 계수가 점차 상승하는 특징을 보였다. 측정 데이터와 1차 VRT 계산 오차는 평균 RMSE (Root Mean Square Error)가 VV-편파에서 1.32 dB이었고, HH-편파에서 0.99 dB이었다. 또한, 1차 VRT 계산을 통해LAI (Leaf Area Index) 변화에 따른 작물과 토양에서의 산란 영향을 분석하였다. In this study, we analyzed the effect of corn growth on the radar backscattering coefficient. At first, we measured the backscattering coefficients of various corn fields using a polarimetric scatterometer system. The backscattering coefficients of the corn fields were also computed using the 1st-order VRT(Vector Radiative Transfer) model with field-measured input parameters. Then, we analyzed the experimental and numerical backscattering coefficients of corn fields. As a result, we found that the backscatter from an underlying soil layer is dominant for early growing stage. On the other hand, for vegetative stage with a higher LAI(Leaf-Area-Index), the backscatter from vegetation canopy becomes dominant, and its backscattering coefficients increase as incidence angle increases because of the effect of leaf angle distribution. It was also found that the estimated backscattering coefficients agree quite well with the field-measured radar backscattering coefficients with an RMSE(Root Mean Square Error) of 1.32 dB for VV-polarization and 0.99 dB for HH-polarization. Finally, we compared the backscattering characteristics of vegetation and soil layers with various LAI values.
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