계단 첩 파형을 송신하는 평면 배열 안테나에서의 실시간 고해상도 ISAR 영상 형성

Abstract

In this paper, we propose a method generating focused high resolution inverse synthetic aperture radar (ISAR) image in real-time in case of transmitting a stepped chirp waveform by the radar which utilizes planar array antenna. In the proposed method, the reflected sub-chirp signals reflected from the observed target are designed analytically and then, all the sub-chirp signals in one burst are synthesized to generate a high resolution range profile (HRRP). In order that a synthesized spectrum associated with the one HRRP is generated, a superposition synthesizing method and stitching synthesizing method operated in frequency domain are introduced. After obtaining the synthesized spectrum, we perform a sub-sampling process to reduce computation time of translational motion compensation which is essential to generate focused ISAR image. Simulation results show that focused high resolution ISAR images of the Boeing-737 target composed of 88 scattering centers can be developed in real-time using the proposed method.

본 논문은 계단 첩 파형(stepped chirp waveform: SCW)을 송신하는 2차원 평면 배열 안테나를 사용하는 경우에 대해서 실시간으로 고해상도의 ISAR 영상을 형성하는 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 우선, 한 버스트(burst)에 대한 수신 서브-첩(sub-chirp) 신호들을 모델링한 후 합성하여 각 버스트에 대한 고해상도의 거리 측면도(high resolution range profile: HRRP)를 얻는 것이다. 이는 한 버스트 내의 모든 서브-첩 파형에 대한 주파수 스펙트럼들을 하나의 스펙트럼의 형태로 합성하는 것이며, 이를 위해 중첩(superposition) 합성 방법과 스티칭(stitching) 합성 방법을 이용하여 주파수 합성 스펙트럼을 형성한다. 그 후, ISAR 영상 형성에 필요한 연산량을 비약적으로 줄이기 위해 주파수 합성 스펙트럼에 대한 서브-샘플링(sub-sampling)과정을 수행한다. 시뮬레이션에서는 제안한 방법을 이용하여 산란 점(scatterer point)들로 구성된 보잉-737 기동 표적에 대한 ISAR 영상을 형성하였다. 또한, 제안한 서브-샘플링 과정을 통하여 초점이 맞는 ISAR 영상 형성에 필수적인 거리 이동 보상(translational motion compensation) 과정에 대한 경과시간이 줄어듦을 확인함으로서 초점이 맞는 고해상도의 ISAR 영상 형성이 실시간으로 가능함을 보인다.