Ansys STK에는 다양한 기능이 존재하지만, 오늘은 그중 우주 미션 분석 및 궤도 최적화에 사용되는 SAR(Synthetic Aperture Radar) 기능에 대해 소개해 보겠습니다.
합성 개구 레이더(SAR)
SAR 방법은 마이크로파 신호를 전송하고 지구 표면이나 특정 물체에서 후방으로 산란된 에너지를 측정합니다.
SAR 신호 송수신 매커니즘 & SAR 이미지 구성
(출처: https://crisp.nus.edu.sg/)
왼쪽 그림인 SAR 신호 송수신 매커니즘 이미지를 보면, SAR 안테나에서 지면을 향해 radar pulse를 방사하면 지면의 다양한 목표물vkfka(ground targets)에서 반사되어 SAR 안테나로 수신되는 걸 알 수 있습니다.
이때, 반사되어 SAR 안테나로 수신되는 pulse를 bachscattered rader pulse라고 합니다.
오른쪽 그림인 SAR 이미지 구성은 SAR 이미지 품질에 영향을 미치는 주요 파라미터입니다.
SarSNR
SNR(신호 대 잡음비)는 SAR 이미지 품질과 관련된 주요 파라미터이며, 레이더 시스템이 수신하는 신호의 품질을 측정합니다.
-SAR 안테나 관련 파라미터: 송신 전력(Pt), 파장(λ), 안테나 이득(GT, GR)
-시스템 관련 파라미터: 시스템 노이즈 전력(PN)
-전파 경로 관련 파라미터: 전파 손실(LAT, LAR), 전파 경로(Rt, Rr)
-지표면 및 목표 관련 파라미터: 목표 반사율(σ, RCS)
레이더 시스템 수신 신호 품질 측정법
(출처: https://help.agi.com/stk/12.8.2/index.htm#comm/CommRadarA-07.htm?Highlight=sar, https://crisp.nus.edu.sg/)
위성 설정
위성 SAR 영상 시뮬레이션 영상을 설정했습니다.
SAR 위성이 특정 궤도를 따라 이동하며 지구를 관측하는 성장 과정으로, 아래와 같이 설정해야 합니다.
SAR 위성값 설정
• 유형: 원형
• 위성 이름: SAR_Sat
• 고도: 800km
• RAAN: 220도
SAR 설정
레이더(Radar) 시뮬레이션을 설정하는 과정입니다.
배열 형태, 동작 주파수, 빔 조향, 이득 등 radar 관련 파라미터 등 다양한 기능을 설정할 수 있습니다.
- 위상 배열
– 디자인 주파수: 5GHz
– 유형: 폴리곤
– 격자 구조 유형: 직사각형
– 요소의 수 – X: 5
– 요소의 수 – Y: 4
- 빔 스티어링
– 유형: 자동 포인팅
– 방위각 스티어링: -25도 ~ 25도
– 고도 스티어링: -90도 ~ 90도
- 전송 전력
– 주파수: 5GHz
– Power: 50 dBW
- Gain
– 송신기 Gain: 20dB
– 수신기 Gain: 20dB
다양한 기능 설정
커버리지 설정
SAR 관측 범위(coverage) 관련 시뮬레이션 설정
SAR 위성이 지표면의 관측 범위를 정의하는 과정입니다.
이를 위해 관측 영역의 좌표 범위를 위도와 경도 형태로 설정하고 해당 격자의 간격을 정의하여 시뮬레이션을 수행합니다.
관측 영역 좌표 설정
지표면 관측 설정 및 시뮬레이션
해석 결과: SAR 성능 평가(FOM, figure of merit)
SNR(신호 대비 잡음비)를 기반으로 SAR의 성능을 평가한 결과입니다.
SAR SNR 리포트
SAR SNR 등고선(contour) 맵
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