해상도 분석용 표적에 대한 합성개구소나 영상 시뮬레이션

Abstract

합성개구소나(Synthetic Aperture Sonar: SAS)는 고해상도 소나 이미징을 시뮬레이션하는 기술로, 수중 탐사, 지도 작성 및 물체 탐지에서 유용하게 적용된다. 실제 SAS 적용에 있어의 해상도 검증은 SAS 영상과 실제 표적 구조와 비교하여 소나 성능을 평가하는데 중요한 역할을 한다. 실제 운용할 때의 패러미터를 이용하여 SAS 영상 해상도를 시뮬레이션을 통해 검증하는 연구들이 기존에 수행되어 왔다. 이러한 기존의 연구들은 소나 이미지의 품질을 평가하고 시뮬레이션 알고리즘의 유효성을 검증하였다. 본연구에서는 실제 해상시험에서 해상도 검증에 사용될 격자 구조의 표적을 사용하여 SAS 시뮬레이션을 수행하였다. 그림과 같은 5x5 사각형 격자를 표적으로 사용하였는데, 4개 구멍이 지정된 너비와 이격 거리 d를 가지고 배치되어 있다. 이 격자 구조는 SAS해상도 검증을 위한 표적은 이러한 격자구조를 기본으로 제작이 되었으며 본 연구에서는 해상도 검증 시험 전 시뮬레이션에서 예측되는 SAS 영상을 도출하였다. 표적의 표면은 미소면으로 나누어 roughness가 부여되었고, backscattering 모델을 사용하여 시간 신호를 모사하였다. 시뮬레이션된 시간 신호는 SAS 신호 처리 기법을 통해 처리하여 그림과 같은 SAS 영상을 얻었다. 영상에서 구멍이 있는 부분의 변이 Edge diffraction으로 인해 밝게 표시되며, 이를 통해 초기 격자에서 설정한 간격 d와 영상에서의 밝은 부분이 서로 일치함을 알 수 있다. 이는 이 격자 구조가 SAS 해상도 검증에 유효하게 사용될 수 있음을 확인시켜 준다.