Earticle

영상 레이다(SAR)는 전천후 영상획득이 가능하며, 반사표면의 물리적인 구조와 특성에 따라 표적탐지 및 식별성능이 우수하므로 군사용으로는 물론 과학 민수용으로 광범위한 활용분야를 가지고 있다. 본 논문에서는 먼저 X-밴드 소형위성 SAR 체계 설계 개념과 주요 임무 및 체계설계 요건들을 제시하고 이를 만족시키기 위한 영상모드 설계 기법과 표준 영상모드 설계 결과를 분석한다. 그리고, X-밴드 SAR 탑재체 및 지상 수신처리의 주요 체계 설계 결과와 성능특징을 제시하고, 마지막으로 SAR 영상활용을 위한 응용분야와 처리결과를 제시한다. 제안된 위성 SAR 시스템은 광역감시 모드에서 고해상도 모드까지 다양한 영상 모드 구현이 가능하며, 소형, 고성능, 저 비용 관점에서 효율적인 전천후 레이다 영상획득 시스템이다.

A synthetic aperture radar (SAR) system can provide all-weather, day and night imaging capability, and thus, is very useful in surveillance for both civil and military applications. In this paper, the X-band spaceborne SAR system design procedure is introduced with the key design parameters for mission and system requirements characterized by the small satellite platform. The SAR imaging mode design technique is presented, and the design results are analyzed for standard mode performance evaluation. In line with the system requirements, the X-band SAR payload and ground reception/processing sub-systems are presented with the key design results and image applications examples. The designed small satellite SAR system shows the wide range of imaging capability, and proves to be an effective surveillance system in light-weight, high-performance and cost-effective points of view.

영상 레이다(Synthetic Aperture Radar)는 전자파를 이용하여 영상을 생성함에 따라 주·야간 상황과 무관하게 안정적인 광역 관측 자료를 확보할 수 있으며 기상 제약 환경과 무관하게 전략적·상업적 목적으로의 감시 및 관찰 기능을 요구하는 임무에 광범위하게 활용될 수 있다. 그러나 SAR 위성 시스템의 경우 넓은 대역의 주파수를 사용하기 때문에 인접대역을 사용하는 레이다 시스템 및 통신기기로부터 간섭 영향에 의해 영상품질을 저하시킬 수 있다. 본 논문에서는 SAR 영상의 품질향상을 위해 간섭 제거 기법인 고유치 기반 필터(Eigen-subspace based Filter) 기법을 제안하였으며, SAR 위성의 간섭제거 알고리즘인 고유치 기반 필터 기법의 정량적인 성능 분석을 위해 일반적인 노치 필터(Notch Filter) 기법을 적용한 결과를 토대로 비교 검증하였다.

SAR(Synthetic Aperture Radar) uses electromagnetic signals to acquire ground information and has been used for wide coverage reconnaissance missions regardless of weather conditions. However SAR is known to be vulnerable to interference signals by other communication devices or radar instruments and may suffer from undesirable performance degradations and image quality. In this paper, a modified Eigen-subspace based filter is proposed that can be easily applied to SAR images affected by interference signals. The method of constructing Eigen-subspace based filter is briefly described and various simulations are performed to show the performance of the interference mitigation process. The suppression filter is applied to a ALOS PALSAR raw data affected by interfering signals in order to verify its superiority over the Notch filter.

최근 전파의 이용이 급증하면서 전파가 인체에 미치는 영향에 대한 관심이 높아지고 있다. 전파가 인체에 미치는 영향에 관한 많은 연구 결과 많은 것이 밝혀졌으나, 실제 전자계 환경에서 인체 보호에 관한 연구는 찾아보기 어렵다. 실험을 위해서 강한 전파를 다루는 연구자들에게 직접적인 보호 방법은 아주 중요한 문제이다. 본 논문에서는 간단한 구조의 차폐를 통한 인체 내 전력 흡수율(SAR) 저감시키기 위한 보호 방법을 제안하고, 2개의 원통형 인체모델을 이용하여 완전도체로 구성한 차폐판 크기와 조사방향에 따른 SAR의 저감효과를 계산하여 그 유효성을 확인하였다,

As applications of electromagnetic waves increase, biological effects caused by the EM waves are worried about. Many studies about the biological effects are reported. However, there are only a few reports on protection against the EM waves. The protection should be considered for the researchers who use strong EM waves in their experiments. In this paper, a method of reducing SAR in a cylindrical human model by a shield plate is proposed for RF engineers exposed to strong electromagnetic waves. The shield plate modeled as an arc structure is shown effectively to protect the cylindrical human model from the exposed field.

COSPAS-SARSAT 탐색구조 시스템을 이용하여 조난을 당한 비행기, 선박 혹은 개인은 구조 기관에 구조신호를 송신함으로써 구조를 받을 수 있다. 특히 이러한 시스템이 전시에 사용될 경우, 조난신호의 노출은 조난자의 위험과 지원 자원의 낭비를 초래할 수있다. 본 논문에서는 COSPAS-SARSAT을 탐색구조 신호를 보호하기 위한 개선된 방안을 제안한다. 또한 갈릴레오 시스템의 탐색구조 회신링크를 이용하여 조난자와 구조 기관간의 안정된 보안 체계를 유지할 수 있는 프로토콜을 제안한다.

The COSPAS-SARSAT Search-and-Rescue System detects and locates emergency beacons activated by aircraft, ships andindividuals. In particular, when this system is used in wartime and the signal is leaked to the enemy, it can cause the lossof the rescuers and the survivors. This paper proposes an improved method which protects the COSPAS-SARSATsearch-and-rescue signal itself from being disclosed during its operation. In addition, there is presented a new protocol whichmaintains the stabilized security status between survivors and rescuers, using the Galileo/SAR return link.

한국전자통신연구원에서는 2010년 하반기부터 방위사업청과 국방과학연구소에서 주관하는 국방위성항법 특 화연구센터 사업에 참가하여 군 탐색구조 시스템 기술연구 과제를 수행 중에 있다. 1차년도에 기존 군 탐색구 조 개념과 민간 탐색구조 시스템에 대하여분석한 결과를 토대로 M&S(Modeling and Simulation)를 수행하여, 군 탐색구조 시스템 구성시 탐색구조의 정확성, 신뢰성, 가용성을 향상시킬 수 있는 방안을 분석할 수 있는 툴 을 목표로 개발하였다. 이를 위하여 군 탐색구조 시스템을 크게 사용자, 통신링크, 지상국, 운용환경 분야로 나누어 모델링 하였으며, 실제와 유사한 성능분석을 위하여 GIS 고도정보를 이용하여 사용자와 지상국 안테나 간의 Path Profile을 분석 한 후 신호감쇄량을 결정한다. 여기서 사용자의 단말기 송출신호를 송수신하는 링크는 크게 지상망과 위성망 으로 나누어 모델링하여 시뮬레이션하고, 근래에 북한의 재밍 사태에 따라 이슈가 되고 있는 재밍 항목을 추 가하였다. 본 논문에서는 군 탐색구조 시스템 M&S 소프트웨어를 소개하고, 소프트웨어 설계와 기능 및 성능분석 결과를 나타낸다.

ETRI(Electronics and Telecommunication Research Institute) has joined National GNSS Research Center program of DefenseAcquisition Program Administration and Agency for Defense Development in 2010. The research subject is technology forMSAR(Military Search and Rescue) system configuration. In this project, we analyses the ways in order to improve theaccuracy, reliability, availability for MSAR system from M&S(Modeling and Simulation). The MSAR System M&S Softwarecan be used for performance analysis of new elements, such as ground elements and satellite elements without any hardwaredevelopment. In this paper, after introduction of the architecture design and functional scope of the simulator, theperformance analysis result for MSAR M&S software is presented.

본 논문에서는, 이중대역 안테나를 가진, 인체 거치용 단말장치 모사구조의 HAC(보청기 EMC) 지수가 실재환경으로부터 받는 영향 에 대한 관찰이 이뤄진다. 첫째, 부착형 이동통신 장치에 필수적인 인접 구조를 고려한 이중대역 내장형 안테나가 설계된다. 이 설계 는 모사구조의 제작을 통해 실제의 모습을 갖춘다. 둘째, 이 장치의 HAC 지수는 손에 부착하기 전과 후에 대해 모의시험 및 측정을 통해 얻어진다. 특히, 실재 장치의 전자장 모의시험 결과는 표준 측정법에 의해 타당성이 확인된다. 마지막으로, HAC 기주는 대역, 실장환경, 손(인체) 효과의 관점에서 분석된다.

In this paper, we investigate the realistic environment influence on the Hearing-Aid Compatibility(HAC) of the body-held device mock-up with a dual-band antenna. In detail, first, a dual-band internal antenna is designed considering the neighboring objects essential to a real attachable mobile device. This comes to reality by making its mock-up version. Second, the HAC of this device is simulated and measured for `stand alone`, and `hand-held` cases. Particularly, the electromagnetic simulation of the designed antenna in the real device is verified by the standard measurement. Finally, the evaluated HAC is analyzed in terms of the relations with the bands, the mock-up environment and the hand effect.

국내 경기발전에 따라 석유 수요는 매년 10~20% 증가하고 있다. 석유수요 증가 로 해양오염에 대한 우려가 높아지는 가운데 2007년 12월 7일 태안 만리포 북서쪽 10km 해상에서 발생된 허베이스피리트호 유류오염사고는 서해안 일대에 많은 피해 를 가져왔다. 해양오염사고는 신속한 현장 상황파악이 가장 중요한 일이나, 당시 높은 파도와 강한 바람으로 경비함정이 사고 현장까지 이동하데 많은 시간이 소요되었다. 최근 SAR 영상레이더가 탑재된 아리랑5호가 발사에 성공함으로서, 해양오염 예방 및 방 제에 인공위성을 활용할 수 있는 범위가 확대 되었다. 현재 아리랑 5호는 매일 2회 우리나라 상공을 통과하고 있어, 현장상황을 신속하 게 대응하기에는 다소 어려움이 있다. 이에 해양경찰 경비함정과 항공기에 장착된 레이더를 적극적으로 활용하는 방안을 제시하였다. 또한, 악천후에서도 현장에 신속 하게 대응할 수 있는 스마트 무인기의 도입이 필요하며, 2019년 이후 해양환경 복합 위성이 개발되어 정지궤도에 발사되면 국내 전 지역에 대해 실시간 촬영이 가능하게 되어 해양오염 예방 및 방제 업무에 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 전망된다. 이를 위해 해양경찰청은 위성영상협의체에 가입하여 영상정보를 확보할 수 있는 기 반을 사전에 갖추어야 할 것이다.

According to the development of the domestic economy, oil demand is increasing 10~20% annually. Demand for oil increases, increasing concerns about marine pollution, Hebei Spirit oil spill accident at the North West sea 10km away from MALIPO beach that occurred. The accident on the West Coast has brought a lot of pollution damage. Rapid understand of the field situation of marine pollution accidents are most important. But then the Korea Coast Guard patrol vessel took a long time to move up because of high waves and strong winds. Recently Korea Aerospace Research Institute has succeeded in launching Arirang No.5 satellite in equipped with the SAR. Satellite for marine pollution prevention and response can be utilized in the more expended area. In this study, by using satellites for marine pollution prevention and response measures that can be utilized have been investigated. Arirang No. 5 over the domestic area twice a day, that field circumstance is difficult to quickly identify. Hereupon presented utilizing of the radar equipment of the patrol vessel and aircraft belong to Korea Coast Guard. In addition, the weather in the field to respond quickly, the introduction of the Smart UAV is required. As geostationary marine environmental complex satellites launched after 2019, the Korea entire area will be possible to shoot. Korea Coast Guard is to obtained the satellite image information that must be join to the satellite images council in advance.

Synthetic aperture radar (SAR) is an advanced microwave sensor widely used in ocean monitoring, whose operation is not affected by light and weather. Ship targets in SAR images contain characteristically unclear contour information, a complex background, and display strong scattering. Ship detection algorithms based on convolutional neural networks achieved good results, albeit with many missed and false detections. To address this issue, we propose an improved scheme based on YOLOv5, that combines coordinate attention blocks and uses a bidirectional feature pyramid network for better feature fusion. Experimental results obtained with SAR images datasets demonstrate the effectiveness and applicability of the proposed model when applied for ship detection in SAR images. Compared to the original YOLOv5, the detection accuracy of the proposed method was increased from 81.28% to 88.27%, and the mean average precision was increased from 92.57% to 95.02%, which showed significant performance improvement by the proposed method in terms of detection accuracy and speed.

Synthetic aperture radar (SAR) is a crucial active imaging technology in remote sensing, offering valuable information for applications like climate monitoring, environmental analysis, and ship surveillance. Ship detection in SAR images remains challenging due to diverse vessel types and environmental interference, especially in inshore areas, despite the proven effectiveness of deep learning-based algorithms. This paper presents an efficient deep learning method named you only look once-shuffle reparameterized blocks with dynamic head (YOLO-SRBD) based on YOLOv8. Additionally, post-processing incorporates the soft non-maximum suppression to enhance precision. Experiments conducted on SAR image datasets demonstrate that the proposed method surpasses the original YOLOv8 both qualitatively and quantitatively, highlighting its feasibility for practical applications. The detection accuracy of the proposed YOLO-SRBD in the high resolution SAR images dataset rose from 89.9% to 91.3%, and the average precision increased from 66.7% to 74.3%, showing significant performance enhancement.

본 논문에서는 위성 SAR 시스템에 적용하기 위한 광대역 이중편파 적층형 패치 안테나를 설계하고 제작 결과를 제시하였다. 위성 SAR 분야에 주로 적용되는 X-대역에서 위성 SAR 시 스템의 영상 품질 향상을 위해 손실 최소화, 광대역 동작 그리고 능동위상배열안테나에 적용 이 가능하도록 능동반사손실 최소화 관점에서 안테나를 설계하였다. 제작된 안테나의 대역폭 은 능동반사손실 –10 dB 이하 기준에서, 수직/수평 편파 각각 19.26%/19.79% 이며, 손실은 주 파수 평균으로 수직/수평 편파 각각 0.797 dB/0.799 dB 로 확인되었다. 또한, 근접전계시험으로 안테나의 빔 패턴을 확인하다. 그 결과, 배열이론을 바탕으로 계산된 이상적 패턴과 비교하여, 측정된 패턴 및 지향성이 매우 유사함을 확인하였다.

This paper proposes a wide-band dual-polarization stacked patch array antenna for satellite SAR system applications. The array antenna was designed for loss minimization and wide-band characteristics to enhance the performance of the SAR system and optimize it for active return loss in applications to active phased arrays. The fabricated array antenna showed a performance of 19.26%/19.79% fractional bandwidth within the –10 dB reference level of the active return loss and showed loss characteristics of 0.797 dB/0.799 dB averaged within the operational frequency for both H/V-polarization cases. The pattern performance was verified by comparing the measured patterns with the calculated patterns obtained by the array factor.

현대 정보전에서 테러 및 전쟁, 그리고 재난사고 등에 대한 자료 수집, 목표물 추적 등의 임무수행에 탁월한 능력을 보이고 있는 무인 시스템의 중요성이 점점 증대되는 추세이다. 본 논문에서는 Satellite Tool Kit(STK)를 사용하여 UAV의 임무수행에 대한 가상의 궤도 시나리오를 작성하고 레이다 센서를 활용하여 목표물을 식별하는 과정을 제시한다. 무인 시스템의 전체적인 동작은 STK를 이용하여 가상의 UAV 항로를 설정한 후, UAV에 탑재된 SAR센서를 이용하여 지형, 지물 및 목표물에 대한 스캔을 수행한다. 또한 스캔 센서를 합성개구레이다(Synthetic Aperture Radar : SAR)로 가상 구현하여 무인기탑재 레이더에서 수신한 반사 신호로부터 목표물에 대한 모델을 확립하기 위해서 레이다 원시데이터를 추출한다. 가상 시나리오에서 추출된 목표물의 점표적을 생성하기 위해 SAR 신호 처리를 수행하는 과정을 보이고 마지막으로 링크 버짓 설계 및 분석한다.

In the modern UAV systems, the role of radar payload has been increasing with its unique performance of day-and-night operation and see-through capability over hidden obstacles. Contrary to the satellite reconnaissance, UAV is expected to provide high resolution target detection and recognition capability while frequent flight missions would deliver enhanced SAR image and local information over the target area. STK(Satellite Tool Kit) is a professional space-analysis software widely used in all phases of a space system`s life cycle. The simulation of STK is efficient and accurate relatively. In this paper, the author attempt to model the UAV operation and measure the expected SAR image quality. STK(Satellite Tool Kit) is employed to analyze UAV operation and produce SAR raw data. A SAR simulator is developed to produce high resolution SAR image for various ground targets.

전통적인 스캔모드는 과거 Envisat이나 Radarsat 위성 등에서 사용되면서 환경 감시 및 관측 분야에 높은 효율성을 지닌 영상 획득 을 수행하였으나 해상도의 저하 및 안테나 패턴의 왜곡으로 인해 영상 품질 저하 문제가 지적되어왔다. 최근 이러한 스캔 모드 영상 의 단점을 극복하기 위한 새로운 운용 모드로서 TOPS SAR 기법이 제안되어 운용단계에 접어들었다. TOPS 모드는 단일 위성에서 높은 품질의 광역 관측 레이더 영상을 제공하지만 이를 실제로 구현하기 위해서는 매우 복잡한 시스템 설계 능력이 요구된다. 본 논문에서는 TOPS 모드의 원리에 대해 소개하고, 모의 실험을 통하여 TOPS 모드의 동작을 구현한다. SAR 원시데이터를 가상으로 생성한 후 방위방향 안테나 패턴을 스캔 모드와 비교하여 TOPS 모드에서 스캔모드의 단점인 영상 품질 왜곡이 억제됨을 보인다.

Conventional ScanSAR mode has been adopted in Envisat or Radarsat and played an important role to acquire wide swath SAR images for environmental surveillance. However, it suffers from the undesirable scalloping effect caused by non-homogeneity of antenna pattern while the image resolution is sacrificed. In recent years, TOPS mode has been suggested and put into use to overcome the disadvantages of the conventional scanning mode. Although TOPS mode is able to produce wide-swath SAR image in a short time interval, it demands highly complicated system design knowledge. In this paper, we present the operation principle of TOPS mode and a full SAR simulation is performed to generate TOPS SAR raw data. Azimuth antenna pattern is modified during TOPS mode operation and it is shown that the undesired scalloping effect is suppressed in the generated SAR image.

최근 고해상도 SAR 위성 영상의 확보가 용이해짐에 따라 활용 시장이 확대되고 있다. 광학 영상과 달리 위성 SAR 영상은 전천후환 경에서 영상 획득이 가능하다. 특히 광학 영상으로 활용하기 힘든 화산 및 지진과같은 재난 감시 수요가 증가 하였고, 또한 군사지역 및 인공지물의 모니터링에 대한 수요가 높아지고 있다. 고해상도 SAR 영상은 이러한 수요에 따라 활용할 수 있다. 본 논문에서는 X-band에서 운용되고 있는 KOMPSAT-5의 고해상도 위성 영상을 기반으로 변화탐지와 분류 활용 방안을 연구하였다. 변화탐지 방법으로는 ACD(Amplitude Change Detection), CCD(Coherence Change Detection)을 적용하였다. 각 기법에 대한 결과 영상을 각 각 비교하여 융합할 경우 미세 변화탐지 분야 활용가능성을 확인하였다. 또한, 분류 방법으로는 k-means와 SVM기법을 적용하였다. 그 결과 SVM기법을 사용한 분류 결과가 향상됨을 확인하였다.

Recently, the demand for SAR imaging is growing to monitor natural disasters or military sites to foresee topographic changes, where optical sensing is not easily available. High-resolution SAR images are useful in exploring topography and monitoring artificial land objects in all weather conditions. In this paper,high resolution SAR images acquired from KOMPSAT-5 are exploited for the applications of change detection and classification. In order to detect change areas, amplitude change detection (ACD) and coherence change detection (CCD) algorithms are employed and their performances are compared in practical applications. For enhanced performance, the potential of small scaled change detection is explored by combining multi-temporary SAR images. The k-means and SVM methods are applied for land classifications and their performances are compared by applying to the real spaceborne SAR images.