• 한국측량학회지
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• 제37권3호
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• pp.199-208
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• 2019

운용 가능한 위성의 수가 증가하고 기술이 진보함에 따라 영상정보의 성과물이 다양해지고 많은 양의 자료가 축적되고 있다. 본 연구에서는 기구축된 영상정보를 활용하여 부족한 훈련자료의 문제를 극복하고 딥러닝(deep learning) 기법의 장점을 활용하고자 전이학습과 변화탐지 네트워크를 활용한 고해상도 위성영상의 변화탐지를 수행하였다. 본 연구에서 활용한 딥러닝 네트워크는 공간 및 분광 정보를 추출하는 합성곱 레이어(convolutional layer)와 시계열 정보를 분석하는 합성곱 장단기 메모리 레이어(convolutional long short term memory layer)로 구성되었으며, 고해상도 다중분광 영상에 최적화된 정보를 추출하기 위하여 커널(kernel)의 차원에 따른 정확도를 비교하였다. 또한, 학습된 커널 정보를 활용하기 위하여 변화탐지 네트워크의 초기 합성곱 레이어를 고해상도 항공영상인 ISPRS (International Society for Photogrammetry and Remote Sensing) 데이터셋에서 추출된 40,000개의 패치로 학습된 값으로 초기화하였다. 다시기 KOMPSAT-3A (KOrean Multi-Purpose SATllite-3A) 영상에 대한 실험 결과, 전이학습과 딥러닝 네트워크를 활용할 경우 기복 변위 및 그림자 등으로 인한 변화에 덜 민감하게 반응하며 분류 항목이 달라진 지역의 변화를 보다 효과적으로 추출할 수 있었으며, 2차원 커널보다 3차원 커널을 사용할 때 변화탐지의 정확도가 높았다. 3차원 커널은 공간 및 분광정보를 모두 고려하여 특징 맵(feature map)을 추출하기 때문에 고해상도 영상의 분류뿐만 아니라 변화탐지에도 효과적인 것을 확인하였다. 본 연구에서는 고해상도 위성영상의 변화탐지를 위한 전이학습과 딥러닝 기법의 활용 가능성을 제시하였으며, 추후 훈련된 변화탐지 네트워크를 새롭게 취득된 영상에 적용하는 연구를 수행하여 제안기법의 활용범위를 확장할 예정이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권2호
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• pp.293-302
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• 2014

원격탐사에서 주로 사용되는 레이다 시스템에는 인공위성, 항공기 및 지상용 SAR 시스템을 비롯하여 산란계와 도플러 레이다 등이 있다. 이러한 시스템들은 고가의 장비들로 구성되며, 운용하는 데에 매우 전문적인 기술을 필요로 한다. 일반적인 대학이나 연구소에서는 장비의 구성과 운용에 대한 경험을 얻기 힘들기 때문에 레이다 및 SAR를 이용한 새로운 적용 분야를 이해하고 개척해 나아가는데 필수적인 하드웨어적 원리를 배우고 실습하기에 어려운 실정이다. 이를 극복하기 위하여 이 논문에서는 미국 MIT에서 제공하는 Cantenna 시스템의 설계도를 기반으로 한 레이다 시스템을 저가로 제작하고 실험한 내용을 소개한다. 제작된 레이다는 총 세 가지의 방식으로 운영되었는데, 첫째, 도플러 레이다를 이용하여 이동하는 차량의 속도를 측정하였고 둘째, 거리해상도를 가지는 레이다 방식을 이용하여 이동하는 두 물체의 움직임을 측정하였다. 마지막으로, 지상용 SAR 방식으로 방위각 해상도를 높여 이차원의 영상을 획득하였다. 추가적으로 영상화에 사용되는 Deramp-FFT 알고리즘과 ${\omega}-k$ 알고리즘의 비교 및 안테나의 위치 측정 오차에 따른 영향을 분석하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다. 향후 샘플링 주파수의 증가, I/Q 샘플링 및 보다 안정적인 회로를 구현하면 무인 항공기에 탑재할 수 있는 가벼운 SAR 시스템으로도 발전할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.1-4
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• 2014

무선통신 시스템은 동일채널 또는 인접채널에서 동작하는 무선 송신기에 의해서 간섭을 받는다. 때문에 새로운 서비스를 도입할 경우에는 도입하는 시스템과 기존 시스템 상호 간에 미치는 간섭분석을 통해서 서로 공존할 수 있는 기술기준을 마련해야 한다. FTS(Flight Termination System)는 공공의 안전을 보장하고 발사체의 비정상적인 임무수행을 막기 위해서 사용된다. 최근에는 보안성을 높이고 여러 발사체나 비행체에서 동시에 운용할 수 있는 차세대 FTS에 대한 연구가 진행 중이며, EFTS(Enhanced FTS)는 이러한 목적에 적합하다. 본 논문에서는 간섭신호가 EFTS의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. EFTS의 변조방식으로는 비동기 DPSK(Differential PSK)와 비동기 CPFSK(Continuous Phase FSK)를 고려하였고, 간섭원으로는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호와 펄스레이더를 고려하였다. 간섭원의 전력은 FMCW의 경우 원신호보다 20.3dB가 작고, 펄스레이더의 경우에는 원신호보다 19.1dB가 작은 것으로 설정하고 간섭 영향을 시뮬레이션하였으며, 시뮬레이션 결과 FMCW 간섭의 경우 $E_b/N_o$가 1dB 정도 악화되었고, 펄스레이더 간섭 신호의 경우 $E_b/N_o$가 약 0.5dB 악화되었다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.27-32
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• 2014

무선통신 시스템에서는 운용하는 송신기나 수신기의 이동에 의해서 도플러 주파수 천이가 발생하며, 도플러 주파수 천이나 송수신기 사이에 존재하는 주파수 오프셋을 제거해야 원하는 성능을 얻을 수 있다. FTS(Flight Termination System)는 공공의 안전과 발사체의 비정상적인 임무 수행을 막기 위해서 사용되는데 발사체의 경우에는 지구 탈출을 위해서 초기 속도가 아주 빠르고 그에 따라서 도플러 주파수 천이도 아주 크다. 최근 차세대 FTS의 도입을 위한 연구가 활발히 진행 중이며, 새로운 FTS를 도입하기 위해서는 도입하는 시스템에 대한 도플러 주파수의 영향을 검토해야 한다. 본 논문에서는 발사체의 도플러 주파수 천이가 FTS 수신기의 성능에 미치는 영향을 분석하였으며, 디지털 방식의 FTS와 톤 방식의 FTS에 미치는 영향으로 나누어 분석하였다. 디지털 방식의 FTS인 EFTS(Enhanced FTS)에서는 비동기 DPSK(Differential PSK)와 비동기 CPFSK(Continuous Phase FSK)에 미치는 영향을 중점적으로 검토하였고, 200Hz의 도플러 주파수 천이가 채널코딩을 적용한 비동기 DPSK와 비동기 CPFSK에 미치는 영향을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 BER이 $10^{-5}$ 근처에서 RS코딩은 약 0.5dB의 $E_b/N_o$가 악화되었고, 컨볼루션코딩과 BCH코딩은 성능변화가 거의 없거나 $E_b/N_o$가 0.1dB 정도 악화되었다. 톤 방식의 FTS에서는 수신기가 직교검파기를 사용하는 경우에 대해서 분석하였으며, 직교검파인 경우에는 도플러 주파수 천이의 영향을 거의 받지 않는다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제27권2호
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• pp.181-190
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• 2011

현재 공간해상도 약 1 m 의 고해상도 X-band SAR 위성인 독일의 TerraSAR-X와 TanDEM-X, 이탈리아의 COSMO-SkyMed가 성공적으로 발사되어 운용되고 있으며 분석 결과 우수한 성능을 보이고 있다. 국내에서도 최고 공간해상도 약 1 m 의 X-band SAR 위성인 KOMPSAT-5가 향후 발사될 예정이다. 이러한 고해상도 SAR 영상 활용이 가능해짐에 따라 SAR Interferometry(InSAR) 기술을 이용한 도심지역 모니터링이 더욱 관심을 받고 있다. 하지만 기존의 InSAR 위상 시뮬레이션 알고리즘은 도심지역에 분포하는 빌딩과 같은 인공구조물 객체에 의해 나타나는 layover 현상과 빌딩 벽면에서 산란되는 신호를 충분히 고려하지 못한다. 본 연구에서는 기존 알고리즘의 한계점을 극복하기 위하여 LIDAR DSM을 이용한 정밀 InSAR 위상과 SAR 반사강도 영상 시뮬레이션 알고리즘을 개발하였다. 대전 지역에서 획득된 TerraSAR-X spotlight 영상과 비교 분석을 통해 개발된 알고리즘의 타당성 분석을 수행하였다. 시뮬레이션 결과로 생성된 InSAR 위상과 SAR 반사강도 영상은 실제 TerraSAR-X spotlight SAR 자료로부터 생성된 결과와 매우 유사하였다. 이러한 결과는 향후 고해상도 SAR 영상을 이용한 도심지역 변화 및 변위탐지 모니터링 연구에 활용될 것이다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제21권4호
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• pp.391-398
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• 2004

2003년 9월 27일 과학기술위성 1호가 성공적으로 발사된 이래, 주탑재체인 원자외선분광기(Far-ultraviolet Imaging Spectrograph, FIMS)는 초기 운용 모드를 거쳐 현재까지 정상 관측을 수행하고 있다. FIMS는 전천관측을 통해 우리은하의 뜨거운 가스의 분포를 측정하고 있으며, 초신성 잔해 및 성간운의 수소 방출선, 그리고 지구 대기의 대기광 등에 대한 관측을 수행하고 있다. FIMS의 광학계 및 검출기는 지상에서 특성 평가 및 보정을 마쳤지만, 우주 발사 과정의 진동에 의한 효과, 우주 환경에의 노출 등에 의한 효과로 인해 궤도상 보정이 필수적이다. 한편, 지구 대기에는 수소 및 질소 분자 등이 태양빛을 받아 강한 방출선들을 내는데 이들은 파장 보정의 좋은 기준선들이 된다. 이 논문에서 우리는 FIMS로 대기광 방출선들을 관측하였고, 관측된 방출선을 검출기의 위치에 따라 모델 스펙트럼과 비교하여 그 차이를 구하였으며, 이것을 보정시킴으로써 FIMS의 장파장에서의 분해능 및 정확도를 향상시키는데 기여하였다.

• 한국지역지리학회지
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• 제19권2호
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• pp.352-361
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• 2013

기상 현상을 예측하는 수치예보모델의 주요한 기초 입력 데이터로 토지이용, 지형, 식생, 지표 온도 등이 있다. 이 중 지표 온도의 일부인 내륙 수면 온도에 대한 지상 관측 데이터는 강이나 호수의 일부 지역에만 존재한다. 따라서 본 연구는 수치예보모델의 입력 데이터인 내륙 수면 온도로 활용할 수 있는 MODIS 위성영상의 지표 온도 데이터의 오차정도를 확인하기 위해 국내 내륙 수온 지상 관측 데이터와 비교 분석하였다. 이를 위해 2011년 7월부터 2012년 6월까지 약 1년의 MODIS Land Surface Temperature(LST) 데이터와 수질자동측정망의 수온 데이터를 비교하였다. MODIS 데이터는 주간 및 야간 데이터로 구성되는 데, 각각의 월 평균 오차는 $2^{\circ}{\sim}8^{\circ}C$, $3^{\circ}{\sim}12^{\circ}C$로 주간 데이터의 오차가 작았다. 특히, 주간 데이터의 오차는 가을에 $2^{\circ}C$로 다른 계절에 비해 작았고, 야간 데이터는 여름에 $3^{\circ}C$로 다른 계절에 비해 작았다. 또한 지역적으로는 한강, 낙동강, 금강, 영산강의 4대강을 비교한 결과 가장 남쪽에 있는 영산강 유역에서 가장 오차가 작았다. 본 연구를 통해 수치예보모델의 입력 데이터로 활용함에 있어 MODIS 지표 온도 데이터의 오차 정도를 확인할 수 있었다. 연구 결과는 아시아 지역에 대해 수치예보모델을 운용할 때 북한 및 해외 지역에 대해 MODIS 지표 온도 데이터를 활용함에 있어 그 오차 정도의 기준이 될 수 있을 것이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권6_1호
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• pp.987-997
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• 2019

최근 무인항공기(UAV)의 발전과 관심이 높아지면서 UAV의 수요가 급증하고 있다. 전통적인 방식의 인공위성 및 항공영상에 비해 적은 운용비용으로 효과적인 자료 취득이 가능하여 다양한 연구(환경, 지리정보, 해양관측, 원격탐사)에 활용되고 있다. 다만, 배터리 용량 및 관제시스템과 기체의 거리 제한에 따라 전통적인 원격탐사 방법인 위성과 항공기를 이용한 방법에 비해 좁은 면적만을 획득한다는 단점이 있다. 하지만 원거리 원격관제가 가능하다면 원격탐사 분야에서의 UAV의 활용 가능성은 더 높아질 수 있으며 이에 UAV와 관제 시스템의 거리에 상관없이 관제할 수 있는 통신 네트워크 시스템이 필요하다. 전통적인 방식의 무선장치(RF 2.4 GHz, 915 MHz, 433 MHz)로 UAV와 Ground Control System(GCS)가 송수신 할 수 있는 거리는 약 2 km 내외로 제한적이다. 하지만 구축되어 있는 Long-Term Evolution(LTE) 통신망 기반의 제어방식을 적용하면 Radio Frequency(RF) 통신망의 단점을 보완할 수 있어 기존 산업과 융합하여 보다 큰 효과를 이룰 수 있다. 본 연구에서는 LTE 통신방식을 통해 GCS 기준 최대 직선거리 6.1 km, 촬영 면적 2.2 ㎢, 총 비행 거리 41.75 km의 비행을 수행하였다. 또한, LTE 통신의 무선 기지국 현황을 통해 통신 두절 가능성에 대해서도 분석하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.279-282
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• 2015

해양수산발전 기본법 제 15조(해양안전관리 등)에 의거 해양안전 및 해양교통시설의 하나인 위성항법 보정서비스(DGPS) 전국망 구축에 따라 국가 인프라 활용도를 극대화하고 대국민 편익 개선을 위해 원천기술개발이 꾸준히 제기 되고 있다. 특히 해양용 중파수신기 공급제품 유형을 살펴보면 국제해사기구(IMO) 권고에 만족하는 성능 제품 대부분 안테나와 수신기가 분리되는 구조 공급되고 있고 일부 통합모델의 경우 매우 고가모델로 해양용 수신기 보다는 휴대가 쉬운(Portable) 측위용으로 일부 활용되고 있어 저렴한 통합모델 개발이 요구되고 있다. 현재 해양용 위성항법 보정정보 수신기 중 GPS모듈, 중파모듈 각각은 저가 개발이 가능하나 독립적 운용 환경에서 통합모델 개발 이루어지지 않아 어떠한 문제가 있는지 살펴보고, 285kHz~315kHz 중파(medium wave or Beacon)를 이용한 DGPS Beacon 수신기 구조에서 중파안테나와 GPS수신기가 중파대역 폭당 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)가 GPS 수신기에 미치는 영향에 대해 중점 연구하였다. 본 연구는 중파와 GPS 통합과정에서 중파안테나 및 수신부와 GPS안테나와 수신부가 어떤 영향을 미치고 GPS 신호감쇄가 DGPS 성능에 미치는 특성을 GPS 제조사별로 살펴보았고 중파 정규화 신호대 잡음비가 GPS제조사별 미치는 영향과 중파신호 영향에 대해 GPS 대역 폭당 잡음 전력비 성능개선을 위한 제안을 하였다.

• 한국광학회지
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• 제29권4호
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• pp.166-172
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• 2018

본 논문에서는 우주의 진공환경에서 반사경 코팅이 흡수한 습기를 방출하면서 나타나는 경면 형상의 변화를 예측하기 위한 새로운 방법론을 제안한다. 직경 50 mm, 두께 1.03 mm의 원형 시편과 간섭계를 통해 진공환경에서 나타나는 시편 형상 변화량을 측정하고 제르니케 프린지 다항식(Zernike fringe polynomial) 곡률항으로 나타내었다. 그 결과 습기 방출에 따른 코팅 스트레스는 152.7 Mpa로 계산되었다. 계산된 스트레스는 1.25 mm 두께 시편의 수치모사 모델에 적용하여 변화된 형상의 곡률항을 측정결과의 표준편차 이내($78.9{\pm}5.9nm$)로 예측할 수 있음을 검증하였다. 이 방법론을 2019년에 발사 예정인 차세대중형위성의 직경 600 mm 쌍곡면경에 적용, 습기 방출에 의한 경면 형상 변화를 계산하여 반사경의 초점거리가 약 $2.005{\mu}m$ 만큼 ?아짐을 예측하였다. 초점거리 변화는 광학 탑재체의 MTF를 한계공간주파수(Nyquist frequency)에서 2.3% 가량 낮추지만, 요구 사양을 만족하여 우주에서도 문제없이 운용 가능함을 확인하였다.