A SAR autofocus technique with MUSIC and golden section search for range bins with multiple point scatterers

Abstract

본 연구에서는 저주파 및 고주파 (특히, 불규칙한 위상오차) 성분의 오차가 동시에 획득신호에 존재할 때 정확하게 모든 위상오차를 추정하는 기법에 대하여 연구하였다. 대부분의 autofocus 기술이 동시에 두 가지 형태의 복합위상 오차를 추정하도록 고안되어 있으며 이러할 경우 사용하는 range 샘플이 신호 대 잡음비가 좋지 않을 경우에 추정시 많은 오차를 내포하게 된다. 여기에는 무시할 수 없는 클러터들 사이에 위상간섭이 존재하기 때문이다. 본 연구에서는 두 단계의 위상오차 추정기법을 통하여 복합된 형태의 위상 오차를 정확하게 추정하는 기법에 대하여 제안하였다. 제안한 기법은 두 단계의 위상오차 추정과정을 거친다. 먼저 저주파 성분의 오차는 영상의 초점을 흐리게 하는 주요 원인이므로 우선적으로 이를 sub-aperture 기법으로 최대한 추정하고 보상함으로써 고주파 성분의 오차만 존재하도록 만든다. 두 번째 추정에서는 첫 번째 추정 단계를 거치면서 남는 잔여 위상오차와 함께 이미 존재하는 고주파 성분의 오차를 추정 한다. 이러한 두 단계의 추정기술은 고주파 성분의 위상오차를 추정시 저주파 성분의 위상오차로 인해 발생하는 image blurring 효과를 감쇄 기킴으로써 추정오차를 감소시킬 수 있다. 두 번째 단계에서 적용하는 기술은 IGSS (Iterative Golden Section Search) 로서 목적함수의 기울기를 구할 필요 없이 바로 위상오차를 구할 수 있으므로 autofocus 분야에서 복잡하고 다양한 목적함수의 최적화에 쉽게 적용이 가능하다는 장점을 갖는다. 제안한 두 기술에 대한 성능을 검증하기 위하여 가상 점 표적 시뮬레이션 및 실제 SAR 자료 처리를 수행하였다. 기존의 여러 autofocus 기법으로 처리한 결과들과 비교함으로써 제안한 방식이 우수한 성능을 보이고 있으며 실제 SAR 자료처리에 활용할 수 있음을 입증하였다.