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SAR Motion Compensation Using GPS/IMU

GPS/IMU를 이용한 SAR 영상의 요동 보상 기법에 대한 연구

  • Kim, Dong-Hyun (Department of Electronic Engineering, Yeungnam University) ;
  • Park, Sang-Hong (Department of Electronic Engineering, Yeungnam University) ;
  • Kim, Kyung-Tae (Department of Electronic Engineering, Yeungnam University)
  • Published : 2011.01.31

Abstract

This paper suggests a motion compensation technique using GPS/IMU data in order to compensate for phase error caused by undesired motion of radar platform. An actual flight trajectory would be deviate from an ideal straight-constant trajectory with a constant velocity for SAR imaging, due to pitch, roll and yaw motion of aircraft caused by turbulence. This leads to blurred SAR images due to inter-pulse phase errors as well as along-track velocity errors. If the motion compensation is carried out to reduce those errors, SAR image quality can be significantly improved. Simulation results show that the motion compensation technique introduced in this paper is an effective tool to improve SAR image quality against severe motion of radar platform.

본 논문에서는 레이더 플랫폼의 요동에 의해서 흐려진 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상의 위상 오차를 보상하기 위하여 GPS(Global Positioning System)/IMU(Inertial Measurement Unit) 데이터를 이용한 요동 보상 기법을 소개한다. 실제 비행 궤적의 경우 대기의 왜란(turbulence)에 의한 항공기의 pitch, roll 및 yaw 운동에 의해 레이더의 플랫폼은 속도 변화가 생기고, 또한, 이상적인 궤적에서 벗어나게 된다. 이로 인한 along-track 속도 오차와 펄스간 위상 오차로 인해 SAR 영상은 흐려지게 된다. 요동 보상을 수행할 경우, 이러한 오차를 줄여서 영상의 품질을 개선할 수 있다. 시뮬레이션 결과, 레이더 플랫폼에 요동이 있을 경우 이 논문에서 소개한 요동 보상기법은 흐려진 SAR 영상의 품질을 개선하는데 효율적임을 알 수 있다.

Keywords

References

  1. W. G. Carrara, R. S. Goodman, and R. M. Majewski, Spotlight Synthetic Aperture Radar-Signal Processing Algorithms, Norwood: MA: Artech House, 1995.
  2. M. T. Fennell, R. P. Wishner, "Battlefield awareness via synergistic SAR and MTI exploitation", IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 13, no. 2, pp. 39-45, 1998. https://doi.org/10.1109/62.656334
  3. S. Buckreuss, "Motion compensation for airborne SAR based on inertial data, RDM and GPS", International Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS94, pp. 1971-1973, 1994.
  4. Gianfranco Fornaro, Giorgio Franceschetti, and Stefano Perna, "Motion compensation errors: Effects on the accuracy of airborne SAR images", IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 41, no. 4, pp. 1338-1352, 2005. https://doi.org/10.1109/TAES.2005.1561888
  5. M. Soumekh, "Digital spotlighting and coherent subaperture image formation for stripmap synthetic aperture radar", Proc. Int. Conf. Image Process., Austic, TX, pp. 476-480, Nov. 1994.
  6. Ian G. Cumming, Frank H. Wong, Digital Processing of Synthetic Aperture Radar Data Algorithms and Implementation, Artech House, Inc., 2005.