Simulation of Ladar Range Images based on Linear FM Signal Analysis

Linear FM 신호분석을 통한 Ladar Range 영상의 시뮬레이션

Ladar (Laser Detection And Ranging, Lidar) is a sensor to acquire precise distances to the surfaces of target region using laser signals, which can be suitably applied to ATD (Automatic Target Detection) for guided missiles or aerial vehicles recently. It provides a range image in which each measured distance is expressed as the brightness of the corresponding pixel. Since the precise 3D models can be generated from the Ladar range image, more robust identification and recognition of the targets can be possible. If we simulate the data of Ladar sensor, we can efficiently use this simulator to design and develop Ladar sensors and systems and to develop the data processing algorithm. The purposes of this study are thus to simulate the signals of a Ladar sensor based on linear frequency modulation and to create range images from the simulated Ladar signals. We first simulated the laser signals of a Ladar using FM chirp modulator and then computed the distances from the sensor to a target using the FFT process of the simulated signals. Finally, we created the range image using the distances set.

Ladar (LAser Detection And Ranging, Lidar)는 레이저 신호를 이용하여 대상지역에 대하여 정밀한 3차원 거리를 취득하는 센서로 최근 들어 미사일, 항공기 등에 탑재되어 자동표적인식 등에 활용되고 있다. 기존의 영상기반센서와 달리 센서와 표적과의 거리를 밝기나 색상 값으로 표현한 range 영상을 제공하며, 이로부터 표적의 정밀한 3차원 모델의 생성이 가능하기 때문에 표적의 인식과 식별을 가능하게 한다. 이러한 Ladar 센서의 데이터를 모의 생성한다면, 센서의 개선 및 개발 또는 센서 데이터 처리 알고리즘의 개발을 더욱 효율적으로 수행할 수 있게 될 것이다. 이에 본 연구에서는 특히 Linear FM 기반의 Ladar 센서의 신호 생성 및 신호처리 과정을 시뮬레이션하여 Ladar 영상을 모의 생성하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 우선 FM chirp modulator를 탑재한 시스템의 레이저 신호를 모의로 생성하고, FFT기반 신호처리를 통해 센서와 표적과의 거리를 획득하였으며, 최종적으로 Ladar range 영상을 성공적으로 모의 생성하였다.