근거리 Bistatic 전방 관측 레이다의 시간 영역 영상화 기법

선선구(Sun-Gu Sun),조병래(Byung-Lae Cho),이정수(Jung-Soo Lee),박규철(Gyu-Churl Park),하종수(Jong-Soo Ha),한승훈(Seung-Hoon Han) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.11

무인 차량의 야지 자율 주행을 위한 근거리 초광대역 bistatic 레이다에 적합한 시간 영역 영상화 기법의 구현에 대해 기술한다. 기존의 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상화 기법에서 주파수 영역에 기반을 둔 방법은 원전 계 조건을 만족하는 응용 분야에는 잘 적용되지만, 근거리에 적용할 경우 근사화에 따른 위상 오차가 크게 되어 영상의 품질을 떨어뜨린다. 따라서 근거리 영상 레이다에서는 시간 영역에 기반을 둔 back-projection 방법이 적합하다. 그러나 back-projection의 경우 수행 시간이 매우 긴 단점이 있다. 따라서 시간 영역에 기반을 두고 영상의 품질은 back-projection과 유사하며, 수행 시간을 줄일 수 있는 방법으로 개발된 것이 FFBP(Fast Factorized Back-Projection) 방법이다. 야지에서 획득한 레이다 원시데이터를 사용하여 back-projection 방법과 FFBP 방법을 구현하고 영상의 품질 및 수행 시간을 비교하여 bistatic 전방 관측 레이다의 시간 영역 영상화 기법의 적용 가능성을 입증한다. This study describes the time domain imaging algorithm which can be well applied to short-range UWB(ultra wideband) bistatic radar. In the imaging method of SAR technology, the frequency domain method is well applied to the areas which satisfy far-field condition. However in the near-field environment, the image quality is not good due to phase error. However back-projection method based on time domain is well applied to short-range imaging radar. Meanwhile because its processing time is very long, real time-processing is very difficult. To resolve this problem FFBP(Fast Factorized Back-Projection) was proposed. Using the raw data gathered on field we implemented back-projection and FFBP method. Then image quality and processing time were analyzed using these methods.

고속 표적 추적을 위한 K-대역 레이다 송수신기 설계

선선구(Sun-Gu Sun),이정수(Jung-Soo Lee),조병래(Byung-Lae Cho),이종민(Jong-Min Lee) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.11

낮은 고도로 접근하는 고속 표적을 탐지 및 추적하기 위해 사용하는 K 대역의 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이다의 송수신기 설계 방법을 제안한다. 송신기는 레이다 유효 반사 면적(RCS : Radar Cross Section)이 작은 표적의 추적 및 넓은 송신 안테나 빔 폭으로 인해 고출력이 요구되며, 수신기의 경우는 인터페로메타 방법을 이용하여 표적을 추적하기 위해 다채널 수신기가 요구된다. 송신기는 고출력 송신 증폭기와 도파관 스위치 및 주파수 상향 변환 기판으로 구성된다. 수신기는 5 채널 수신기, 중간 주파수 상향 및 하향 변환 모듈, X 대역 국부 발진기 및 파형 발생 모듈로 세분화 할 수 있다. 제안한 구조를 제작하기 전에 모델링 및 시뮬레이션 방법을 통해 여러 파라메타를 측정함으로써 가능성을 입증한다. 그리고 제안한 송수신기를 산업용 부품을 사용하여 제작하고 성능 파라메타를 측정하였다. 그 결과, 송신기 출력은 39.64 ㏈m, 수신기 이득은 29.1 ㏈이며, 그 외 모든 설계 요구 조건을 만족함을 입증하였다. This study is to design FMCW radar transceiver of K-band which is used to detect and track approaching high speed targets with low altitude. The transmitter needs high output power due to small RCS targets and wide beamwidth of transmit antenna. Multi-channel receivers are required to detect and track targets by interferometer method. Transmitter consists of high power amplifier, waveguide switch, and frequency up-converter. Receiver is composed of five channel receivers, up and down converters, X-band local oscillator and waveform generator. Before manufacturing it, the proposed architecture of transceiver is proved by modeling and simulation using several parameters. Then, it is manufactured by using industrial RF components. The performance parameters are measured through experiment. In the experiment, transmitting power and receiver gain were measured with 39.64 ㏈m and 29.1 ㏈, respectively. All other parameters in the specification were satisfied as well.

무인 차량 탑재형 전방 관측 영상 레이다 가능성 연구

선선구(Sun-Gu Sun),조병래(Byung-Lae Cho),박규철(Gyu-Churl Park),남상호(Sang-Ho Nam) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.11

무인 차량의 야지 자율 주행을 위한 목적으로 수풀 뒤쪽에 가려져 있는 장애물을 탐지하고 회피하기 위해 수풀을 투과하여 차량의 전방을 고해상도로 영상화 할 수 있는 근거리 초광대역 영상 레이다를 설계한다. 광대역 특성에 적합하고 배열 구성이 용이한 소형 평판형 비발디 안테나를 설계하고 방사 패턴 및 정재파비를 측정한다. 영상의 거리 해상도를 기준으로 대역폭을 분석하고, 방위각 해상도를 기준으로 수신용 배열 안테나를 설계한다. 수신용 배열 안테나의 간격과 영상 해상도 및 표적의 신호 중첩 관계를 분석한다. 수풀로 부터 반사되는 신호를 수신하기 위해 회로망 분석기를 이용하여 계단 주파수 파형을 사용하는 합성 개구면 레이다를 구성한다. 제안한 방법은 수풀에서 코너 반사기를 위치시키고 이것의 반사 신호를 영상화함으로써 수풀의 투과 특성 및 레이다 영상의 해상도를 분석하여 무인 차량에 적용가능성을 보인다. This study describes the design and verification of short range UWB(Ultra Wideband) imaging radar that is able to display high resolution radar image for front area of a UGV(Unmanned Ground Vehicle). This radar can help a UGV to navigate autonomously as it detects and avoids obstacles through foliage. We describe the relationship between bandwidth of transmitting signal and range resolution. A vivaldi antenna is designed and it's radiation pattern and reflection are measured. It is easy to make array antenna because of small size and thin shape. Aperture size of receiving array antenna is determined by azimuth resolution of radar image. The relation of interval of receiving antenna array, image resolution and aliasing of target on a radar image is analyzed. A vector network analyzer is used to obtain the reflected signal and corner reflectors as targets are positioned at grass field. Applicability of the proposed radar to UGV is proved by analysis of image resolution and penetrating capability for grass in the experiment.

다이나믹 영상에서의 호모그래피 추정을 통한 배경 움직임 보상 및 초소형 표적추적

선선구(Sun-Gu Sun),조병래(Byung-Lae Cho) 한국정보기술학회 2016 한국정보기술학회논문지 Vol.14 No.2

This study proposes multi-target tracking method to track small targets whose sizes are less than one pixel in dynamic image sequences. The method has two sequential steps such as target detection and track filtering. Target detection is a process to find potential target locations in an input image. In track filtering, target locations are estimated by using motion model and target detection results. To test the proposed method, test image sequences were artificially generated by using linearly moving point-targets which were added to real background images. To verify the effectiveness, proposed method is applied to test image sequences and analyzed by RMSE (Root-Mean-Square Error) between real target trajectories and estimated target locations.

파티클필터 탐지전 추적을 이용한 적외선영상에서의 소형 표적 탐지

선선구(Sun-Gu Sun),조병래(Byung-Lae Cho) 한국정보기술학회 2016 한국정보기술학회논문지 Vol.14 No.9

An algorithm for detecting small targets like UAVs(Unmanned Aerial Vehicles) or drones in low contrast infrared images is described. In the low contrast images, small targets show up for a bit and disappear into the background repeatedly. In this case, previous target detection methods based on thresholding might have high false detection probability. We propose particle filter Track-Before-Detection method to overcome this weakness. At first, background is estimated in the image sequence and then particle filter is applied to the difference image between an input and background images. To compute likelihood ratio in the process, correlation coefficient is used between the target template and a specific image region. In the experiment, an image sequence for a flying UAV in the sky was gathered by an infrared camera. Then we verified target detection performance of the proposed method by applying it to this sequence.

다중센서 정보를 이용한 구름 클러터 환경의 대공표적 추적

선선구(Sun-Gu Sun),이의혁(Eui-Hyuk Lee) 한국정보기술학회 2021 한국정보기술학회논문지 Vol.19 No.4

Detecting and tracking of small unmanned aerial vehicles (UAVs) that are illegally operated have become a very important task in facility security like an airport or power plant. In order to track drones in the background of a cloudy sky, when one sensor used, it is difficult to track them due to environmental changes. Therefore, multi-sensors are selectively used in this application. In our system, a laser range finder is used to measure the distance to the target, and Mid Wave InfraRed (MWIR) and Short Wave InfraRed (SWIR) image sensors are used to track the target. In particular, the proposed method, which is based on the Kernelized Correlation Filter (KCF) algorithm, is insensitive to scale and environmental changes due to using distance measurement data, MWIR images, and SWIR images. The effectiveness of the proposed method was verified through the experiment while utilizing both the target distance and image data acquired in real environment. In addition, it was able to stably track the target even in a variable environment of cloud clutter.

적외선영상에서 질감 특징과 신경회로망을 이용한 표적탐지

선선구(Sun-Gu Sun) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.47 No.5

적외선영상에서 표적을 효율적으로 탐지하는 새로운 자동표적탐지 알고리즘을 제안한다. 이 연구의 목적은 실제 야지환경에서 획득된 적외선영상에서 낮은 오경보 확률로 표적의 위치를 정확히 찾는 것이다. 제안한 방법이 기존의 방법과 다른 점은 초기 탐지단계에서 사용되는 모폴로지 필터링 기법을 밝기정보를 갖고 있는 원래 입력 영상이 아닌 가버(Gabor) 응답 영상에 적용한 것과 표적과 클러터를 구분하기 위해 표적의 정확한 윤곽선 추출을 필요로 하지않는 것이다. 제안한 방법은 크게 3단계로 구성된다. 첫째로, 영상에서 돌출된 영역을 찾기 위해 입력영상으로부터 4 방향의 가버 응답을 구하고 픽셀별로 가버응답 합 영상을 구한다. 이 영상에 모폴로지 기법을 적용하여 돌출된 영역의 위치를 찾는다. 둘째로, 원래의 입력영상의 돌출된 영역에서 지역적인 질감특징 정보들을 찾는다. 마지막 단계로, 찾아진 지역적 특징 정보들이 신경회로망인 다층퍼셉트론 (Multi-Layer Perceptron)으로 입력되어 학습된 훈련 데이터들과의 비교를 통해 실제 표적과 클러터를 구분한다. 실험에서는 제안한 방법을 군사용 적외선 영상장비를 사용하여 실제 야지 환경에 획득된 영상에 적용하여 우수성과 실용가능성을 확인한다. This study is to identify target locations with low false alarms on thermal infrared images obtained from natural environment. The proposed method is different from the previous researches because it uses morphology filters for Gabor response images instead of an intensity image in initial detection stage. This method does not need precise extracting a target silhouette to distinguish true targets or clutters. It comprises three distinct stages. First, morphological operations and adaptive thresholding are applied to the summation image of four Gabor responses of an input image to find out salient regions. The locations of extracted regions can be classified into targets or clutters. Second, local texture features are computed from salient regions of an input image. Finally, the local texture features are compared with the training data to distinguish between true targets and clutters. The multi-layer perceptron having three layers is used as a classifier. The performance of the proposed method is proved by using natural infrared images. Therefore it can be applied to real automatic target detection systems.

전방 감시정찰 분야에서 초광대역 투과 레이다 기술 동향

조병래,선선구,Cho, Byung-Lae,Sun, Sun-Gu 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회지 Vol.13 No.2

소형 무인기 탐지를 위한 FMCW LiDAR 구현에 관한 연구

조병래(Byung-Lae Cho),선선구(Sun-Gu Sun),이종민(Jong-Min Lee) 한국정보기술학회 2021 한국정보기술학회논문지 Vol.19 No.1

In this paper, a design and implementation of a LiDAR system using a frequency modulated continuous wave is proposed. The frequency modulation LiDAR system is designed to detect small UAVs within several hundred meters, and the components are selected as commercial parts that are easy to purchase. The proposed LiDAR sensor is made with one channel and is designed to detect a target by scanning a region of interest through a driving unit. In the signal processing unit, a moving target detection mode and a 3D imaging mode have been implemented to operate separately. Actual tests were performed using a small UAV, and it was confirmed that the designed LiDAR can detect targets from a distance of about 200 meters or more. In addition, it has been demonstrated that when a small UAV hovering near a building, the target can be detected through the 3D imaging mode.

적외선 소형 표적 탐지 알고리즘 개발을 위한 합성영상 생성 연구

김성호(Sungho Kim),선선구(Sun-Gu Sun) 한국통신학회 2013 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.1