역합성-적외선레이더
Inverse synthetic-aperture radar | 이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다.– · · · (2013년 7월)(이 템플릿 하는 |
ISAR(Inverse synthetic-aperture radar, ISAR)은 레이더 영상촬영을 이용해 표적의 2차원 고해상도 영상을 생성하는 레이더 기법이다.ISAR 기술이 합성 개구부를 만들기 위해 이미터가 아닌 대상의 움직임을 이용한다는 점을 제외하면 기존 SAR과 유사하다.[1]ISAR 레이더는 해상초계기에 탑재되어 목표인식을 위해 사용될 수 있을 만큼 충분한 품질의 레이더 이미지를 제공한다.다른 레이더가 식별 불가능한 하나의 밝은 이동 픽셀만 표시하는 상황에서 ISAR 이미지는 다양한 미사일, 군용기 및 민간 항공기를 구별하기에 적합한 경우가 많다.
레이더 단면 이미징
ISAR에서 생성된 대상 영역의 영상은 대상의 산란 영역을 찾는 데 유용한 도구가 될 수 있다.ISAR 영상은 종종 대상을 회전시켜 산란 중앙의 결과 도플러 이력을 처리함으로써 생성된다.목표물이 '작은' 각도를 통해 일정한 속도로 방위각으로 회전하는 경우, 산란자는 목표 회전 축에서 원점을 갖는 레이더 조준선까지의 거리인 크로스 레인지 위치에만 의존하는 속도로 레이더에 접근하거나 레이더에서 물러난다.회전은 푸리에 변환에 의해 공간적으로 정렬될 수 있는 교차 범위 의존 도플러 주파수의 생성을 야기할 것이다.이 작동은 다양한 표적/안테나 기하학적 구조를 위해 수신기 출력의 일관성 있는 합성에 의해 형성된 대형 합성 어퍼트 단계 배열 안테나의 생성(그러나 역)과 동일하다.작은 각도에서 ISAR 영상은 주파수 및 표적 측면 각도의 함수로 수신된 신호의 2차원 푸리에 변환이다.
대상을 큰 각도로 회전시키면 사인파 궤적을 따라 산란기의 도플러 주파수 이력이 비선형이 된다.이 도플러 이력은 도플러 주파수 이력이 얼룩져 크로스 레인지 분해능이 상실되기 때문에 푸리에 변환에 의해 직접 처리할 수 없다.수정되지 않은 푸리에 변환에 의해 처리될 수 있는 최대 회전각은 합성된 개구부에 걸친 개구부 위상 오류가 지정된 (임의) 양(예: 45도) 미만으로 변화해야 한다는 제약조건에 의해 결정된다.이는 대상 범위에 대한 합성 개구부가 대상의 필요한 측면 범위인 2 제한에서 요구되는 것보다 작을 때 발생한다. 여기서 D은(는) 대상의 필요한 측면 범위인 경우.이 시점에서 합성 개구부는 대상 근거리장 영역 내에 있으므로 초점을 맞출 필요가 있다.포커스는 합성 개구부에 위상 보정을 적용하여 이루어진다.
ISAR 응용 프로그램
ISAR은 선박 및 기타 물체의 분류에 대해 해상 감시에 사용된다.이러한 어플리케이션에서 파동 작용으로 인한 오브젝트의 움직임이 오브젝트 회전보다 더 큰 역할을 하는 경우가 많다.예를 들어 돛대와 같은 선박 표면 위로 멀리 확장되는 형상은 2차원 이미지에서 명확하게 식별할 수 있는 높은 정현상 반응을 제공한다.이미지는 때때로 물체가 수신기를 향해 돌거나 멀어질 때 교대 도플러 복귀로 인해 프로파일이 직립과 역회전 사이에서 순환하게 된다는 흥미로운 효과와 함께 시각적 프로파일과 묘한 유사성을 낳는다.해상감시용 ISAR은 텍사스인스트루먼츠가 해군연구소와 공동으로 개척한 것으로 P-3 오리온과 S-3B 바이킹 미국 해군 항공기의 중요한 역량이 됐다.
토지 기반 ISAR에 대한 연구도 이루어졌다.이 기능을 사용하는 데 있어 어려운 점은 물체의 움직임이 해양 사례에 비해 크기가 훨씬 적고 일반적으로 주기성이 낮다는 것이다.
아마도 ISAR의 가장 시각적으로 인상적이고 과학적으로 설득력 있는 적용은 소행성의 깊은 우주 이미지일 것이다.이것의 특히 아름다운 예는 태양보다 지구에서 약 20% 더 떨어져 있는 소위 "개의 뼈" 216 Kleopatra 소행성이다.그 소행성은 중간 지점에서 폭이 60마일밖에 되지 않는다.그러나 이미지는 선명하고 광학 이미지처럼 보인다.이것은 뉴욕의 자동차를 이미지화하기 위해 사람의 눈 렌즈 크기만한 로스엔젤레스 망원경을 사용하는 것과 유사하다고 언급되어 왔다.물론 여기서의 요령은 소행성이 매우 희박한 배경 사이에 나타나 있어 상당한 해산을 가능하게 한다는 것이다.
2013년 2월 스페인 기술기업 인드라 시스테마스가 첫 번째 패시브 ISAR을 발표했다.패시브 레이더는 방사선을 방출하지 않는 것으로 특징지어진다. 즉, 환경에 존재하는 신호를 사용한다.이 경우 레이더는 디지털 지상 텔레비전 신호를 환경 내 비협조적 조명의 원천으로 사용한다.[2]
ISAR의 오류
ISAR 영상 처리 과정의 오류는 일반적으로 영상의 집중을 해제하고 지오메트리 오류를 발생시킨다.ISAR 변환 오류:
- 알 수 없는 대상 또는 안테나 움직임:모델링되지 않은 모션으로 인해 대상 이미지가 디포커스되어 잘못된 위치에 있게 된다.이 오류는 적절한 기계적 설계 또는 자동 초점 기법의 사용에 의해 제어된다.이 오류는 앞에서 설명한 분석 신호 위상 측정법으로 측정할 수 있다.
- 수직 근거리장 오류:3D ISAR을 수행하지 않는 한 수평 합성 개구부에 대한 직각의 수직 목표 범위는 수직 원거리장 한계 내에 맞아야 한다.키가 큰 대상들은 자리를 비우고 잘못된 위치로 이동할 것이다.대상 영역의 2D ISAR 표현은 평면 표면이다.
- 통합 시들로브 반환: ISAR 영상 화질이 범위 및 방위각 압축 측 로브에 의해 저하됨.사이드로브는 데이터 자르기 때문에 발생하며 적절한 윈도우 기능을 적용하면 줄일 수 있다.사이드로브는 영상 저하를 크게 일으킬 수 있다.첫째로, 강한 사이드로브의 봉우리들은 강한 목표물의 양쪽에 연속적으로 약한 목표물들이 나타나게 할 수 있다.둘째, 모든 사이드로브의 결합된 동력은 낮은 RCS 영역에서 안개나 세밀한 배출이 발생하는 경향이 있다.열악한 조건에서 통합 시들로브 레벨은 피크 목표 수익률보다 10dB 낮은 레벨에 도달할 수 있다.
- 주파수 및 방위 샘플링 오류:잘못 선택한 주파수 또는 측면 델타(side deltas)는 앨리어싱된 영상을 생성하여 가상 대상을 생성하게 된다.앞에서 설명한 SIM 프로그램은 특히 이 오류 발생원을 효과적으로 제거하기 위해 앨리어싱 오류를 모니터링한다.
- 안테나 이상: 안테나 위상 중심 위치가 안테나 측면 또는 RF 주파수에 따라 달라지는 경우 형상에서의 이상 결과가 나타난다.이 오류 발생원은 일반적으로 긴 범위에서 좁은 주파수 대역 위에 작고 단순한 안테나를 사용하여 제어된다.로그 주기 같은 주파수 분산 안테나의 첫 번째 순서 보정은 수신된 신호를 단계별로 보정하여 처리할 수 있다.이상에 대한 완전한 보정은 이상 형상을 사용한 ISAR 변환의 직접 통합에 의해 달성될 수 있다.
- 대상 분산:분산 대상에는 최소 위상 응답이 없으며, RF 주파수에 따라 위치가 이동하는 것처럼 보인다.분산 대상의 예로는 흡수 깊이가 주파수의 함수인 RF 흡수기와 위상 중심 위치가 주파수에 의존하는 다양한 안테나가 있다.CW ISAR 영상촬영 또는 FMCW ISAR 변환 전 사전 처리 대상 이미지의 분산적 디포케이션을 제거하는 경우도 있다.
- 다중 경로: 다중 반사로 인해 제트 항공기 꼬리 파이프에서 나오는 고전적인 유령 영상 경로와 같은 ISAR 영상 왜곡이 발생할 수 있다.
2D 평면 역 ISAR 변환의 오류는 다음과 같다.
- 이미지 차단 모델링 오류:역 ISAR 변환은 현재 산포자가 평면 표면에 있다고 가정하며 다른 산포자를 차단할 수 없다.
- 이미지 다중 경로 모델링 오류:역 ISAR 변환은 현재 다중 경로 환경을 모델링하지 않는다.현재 ISAR 변환도 다중 경로를 올바르게 처리하지 않는다는 점에 유의하십시오.
참고 항목
참조
- ^ Skolnik, Merrill (1990). Radar Handbook. Boston: McGraw Hill. p. 12. ISBN 0-07-057913-X.
- ^ "Indra develops the first high-resolution passive radar system". Retrieved 2013-02-11.
