수동형 합성개구 신호처리에서 수신 배열 센서 이동 속도의 영향 고찰

Abstract

합성개구 신호처리 기법은 원래 레이더 시스템에서 고해상도 영상을 얻기 위해 사용되었으나 최근에는 합성개구소나가 개발되어 고해상도 해저면 영상 취득에 사용되고 있다.[1,2] 합성개구소나 설계에 있어서 시간이나 비용 측면을 고려할 때 시간당 취득하는 영상의 면적은 영상 해상도와 함께 중요한 요소 중의 하나로서 센서의 이동 속도가 증가함에 따라 나타나는 도플러 효과의 영향에 대한 고려가 필요하다. 본 연구에서는 수동형 합성개구소나에서 배열센서의 이동속도가 취득한 영상에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 합성개구 신호처리의 여러 가지 기법 중에 공간 주파수 영역 보간법(spatial frequency domain interpolation)을 적용한 방법을 사용하며 수치해석 방법을 통해 영상 왜곡 현상을 고찰한다. 기존에 개발된 이동센서에 의한 음파전달 모델링 프로그램[3]을 사용하여 이동 속도에 따른 음원의 위치 오차를 분석한 결과 도플러 효과를 고려하지 않고 원래의 송신 신호만을 적용하는 경우 센서의 이동 속도가 증가함에 따라 음원의 위치 추정 오차가 증가하며 영상 왜곡이 현상이 뚜렷하게 나타남을 확인하였다. 센서의 이동을 고려하여 보정된 신호를 사용하는 경우 정확한 위치 추정이 가능하고 영상 왜곡 현상은 나타나지 않으며 이로부터 일정한 이동 속도 이상의 조건에서는 센서의 도플러 효과를 보정하기 위한 알고리듬 적용이 필수적임을 알 수 있다.는 영상의 면적은 영상 해상도와 함께 중요한 요소 중의 하나로서 센서의 이동 속도가 증가함에 따라 나타나는 도플러 효과의 영향에 대한 고려가 필요하다. 본 연구에서는 수동형 합성개구소나에서 배열센서의 이동속도가 취득한 영상에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 합성개구 신호처리의 여러 가지 기법 중에 공간 주파수 영역 보간법(spatial frequency domain interpolation)을 적용한 방법을 사용하며 수치해석 방법을 통해 영상 왜곡 현상을 고찰한다. 기존에 개발된 이동센서에 의한 음파전달 모델링 프로그램[3]을 사용하여 이동 속도에 따른 음원의 위치 오차를 분석한 결과 도플러 효과를 고려하지 않고 원래의 송신 신호만을 적용하는 경우 센서의 이동 속도가 증가함에 따라 음원의 위치 추정 오차가 증가하며 영상 왜곡이 현상이 뚜렷하게 나타남을 확인하였다. 센서의 이동을 고려하여 보정된 신호를 사용하는 경우 정확한 위치 추정이 가능하고 영상 왜곡 현상은 나타나지 않으며 이로부터 일정한 이동 속도 이상의 조건에서는 센서의 도플러 효과를 보정하기 위한 알고리듬 적용이 필수적임을 알 수 있다.