Along with high resolution range profile (HRRP) and jet engine modulation (JEM) signals, inverse synthetic aperture radar (ISAR) images are widely used in radar target recognition. A motion compensation process is essential for ISAR image acquisition, but this compensation process takes a long time. In addition, ISAR images can be currently obtained from the tracking radar. It is necessary to expand the image acquisition technique to a search radar that is widely used compared to a tracking radar. In this thesis, the author proposes an algorithm that solves the shortcomings of the processing time of the existing motion compensation process, and also an algorithm that acquires ISAR images from discontinuous and insufficient received signals of a search radar.
The fast motion compensation algorithm is divided into two parts: the rough optimization and the precise optimization. In the rough optimization process, the entropy envelope value is used as the fitness function instead of the entropy used as the fitness function in the existing SSA algorithm. Using a small number of phase samples, it is possible to quickly reach the point where the entropy is minimum. Since the proposed algorithm significantly reduces the number of phase samples, the processing time of the motion compensation process can also be significantly reduced. The performance of the proposed algorithm was evaluated from the received signal obtained through simulation and measurement, and it was confirmed that the processing time of the proposed algorithm is reduced by 8.7 times compared to the existing algorithm. Therefore, real-time ISAR image acquisition is possible using the proposed algorithm.
In the proposed algorithm for ISAR image acquisition in search radar, it is essential to reconstruct the received signal in the time domain that the search radar cannot observe. In the received signal in the visible region, information of scattering centers is obtained using a scattering center extraction technique, and the received signal in the invisible region is reconstructed using the information. The reconstructed signal has a similarity to that of the tracking radar, and if it is compensated using the ISAR motion compensation algorithm, it is possible to acquire the ISAR image from the search radar. The simulation showed that it is possible to acquire ISAR images from the received signal of the search radar.
High resolution range profile (HRRP), jet engine modulation (JEM) signal과 함께, inverse synthetic aperture radar (ISAR) 영상은 레이더 표적 인식 분야에서 널리 이용되고 있다. ISAR 영상 획득을 위해서는 필수적으로 움직임 보상 과정이 필요하지만 이 보상 과정은 시간이 오래 걸리는 단점을 가지고 있다. 또한, ISAR 영상은 현재 추적레이더에서 획득할 수 있다. 이러한 영상 획득 기술을 추적레이더에 비해 널리 운용되고 있는 탐색레이더로의 확대가 필요하다. 본 논문에서는 움직임 보상 과정의 시간적 단점을 해결하는 알고리즘을 제시하고, 또한 불연속적, 불충분한 탐색레이더 수신 신호로부터 ISAR 영상을 획득하는 알고리즘을 제시한다.
고속 움직임 보상 알고리즘은 rough한 최적화 과정과 precise한 최적화 과정 두 부분으로 나누어져 있으며, rough한 최적화 과정에서 기존의 SSA 알고리즘에서 적합도 함수로 사용하는 entropy 대신에 entropy envelope 값을 적합도 함수로 사용하여, 적은 위상 샘플을 이용하여 최소 entropy가 되는 지점 인근까지 빠르게 찾아갈 수 있다. 제안하는 알고리즘은 위상 샘플의 수를 현저히 줄이므로, 움직임 보상 과정의 계산 시간 또한 현저하게 줄일 수 있다. 시뮬레이션과 측정을 통해 획득한 수신 신호로부터 제안하는 알고리즘의 성능을 평가하였으며, 제안하는 알고리즘이 기존의 알고리즘에 비해 계산 시간이 8.7배 가량 감소하는 것을 확인하였다. 따라서, 제안하는 알고리즘을 이용하면 실시간 ISAR 영상 획득이 가능하다.
탐색레이더에서의 ISAR 영상 획득을 위해 제안하는 알고리즘은 탐색레이더가 관측하지 못 하는 시간 영역에서의 수신 신호 복원이 핵심이다. 관측 가능한 영역에서의 수신 신호에서 산란점 추출 기법을 이용하여 산란점들의 정보를 획득하고, 이 정보들을 이용하여 관측 불가능한 영역에서의 수신 신호를 복원한다. 복원된 신호는 추적레이더의 신호와 유사함을 가지며, ISAR 움직임 보상 알고리즘을 통해 보상하면 탐색레이더에서의 ISAR 영상 획득이 가능하다. 시뮬레이션을 통해 탐색레이더의 수신 신호로부터 ISAR 영상 획득이 가능함을 보였다.
