• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제19권4호
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• pp.363-370
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• 2015

The current waveform model of a laser altimeter is based on a Gaussian laser beam of fundamental mode, while the flattened Gaussian beam has many advantages such as nearly constant energy distribution on the center of the cross-section. Following the theory of the flattened Gaussian beam and the waveform theory of the laser altimeter, some of the primary parameters of the received waveform were derived, and a laser altimetry waveform simulator and waveform processing software were programmed and improved under the circumstance of a flattened Gaussian beam. The result showed that the bias between theoretical and simulated waveforms was less than 3% for every order mode, the waveform width and range error would increase as target slope or order number rose. Under higher order mode, the shapes of the received waveforms were no longer Gaussian, and could be fitted more precisely as a generalized Gaussian function with power bigger than 2. The flattened beam got much better performance for a multi-surface target, especially when the small surface is far from the center of the laser footprint. This article provides the waveform theoretical basis for the use of a flattened Gaussian beam in a laser altimeter.

• 한국항행학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.749-756
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• 2013

본 논문은 레이저 고도계와 초음파 거리계를 이용한 무인항공기의 지면고도측정에 대한 알고리즘에 대하여 제시하였다. 무인항공기의 저고도 거리 측정시에 사용하는 레이저 고도계와 초음파 거리계를 이용하여 간단한 지상시험을 하였고, 각 센서들의 특징을 확인할 수 있었다. 특히, 레이저 고도계의 단점을 확인하여 초음파 거리계로 보완하는 알고리즘을 설계하였고, 실험을 진행하였다. 레이저 고도계와 초음파 거리계는 칼만필터를 이용하여 약결합 방식으로 융합하였으며, 실험결과 레이저 고도계의 단점을 초음파 거리계로 보완하여 안정적인 고도값이 측정될 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제38권3호
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• pp.165-173
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• 2021

Apophis is a near-Earth object with a diameter of approximately 340 m, which will come closer to the Earth than a geostationary orbit in 2029, offering a unique opportunity for characterizing the object during the upcoming encounter. Therefore, Korea Astronomy and Space Science Institute has a plan to propose a space mission to explore the Apophis asteroid using scientific instruments such as a laser altimeter. In this study, we evaluate the performance metrics of a laser altimeter using a pseudorandom noise modulation technique for the Apophis mission, in terms of detection probability and ranging accuracy. The closed-form expression of detection probability is provided using the cross correlation between the received pulse trains and pseudo-random binary sequence. And the new ranging accuracy model using Gaussian error propagation is also derived by considering the sampling rate. The operation range is significantly limited by thermal noise rather than background noise, owing to not only the low power laser but also the avalanche photodiode in the analog mode operation. However, it is demonstrated from the numerical simulation that the laser altimeter can achieve the ranging performance required for a proximity operation mode, which employs commercially available components onboard CubeSat-scale satellites for optical communications.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제33권3호
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• pp.211-219
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• 2016

Korea's lunar exploration project includes the launching of an orbiter, a lander (including a rover), and an experimental orbiter (referred to as a lunar pathfinder). Laser altimeters have played an important scientific role in lunar, planetary, and asteroid exploration missions since their first use in 1971 onboard the Apollo 15 mission to the Moon. In this study, a laser altimeter was proposed as a scientific instrument for the Korean lunar orbiter, which will be launched by 2020, to study the global topography of the surface of the Moon and its gravitational field and to support other payloads such as a terrain mapping camera or spectral imager. This study presents the baseline design and performance model for the proposed laser altimeter. Additionally, the study discusses the expected performance based on numerical simulation results. The simulation results indicate that the design of system parameters satisfies performance requirements with respect to detection probability and range error even under unfavorable conditions.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권1호
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• pp.54-60
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• 2013

본 논문에서는 무인기 자동이착륙을 위해 DGPS와 레이저 고도계를 이용한 고도계산 알고리듬을 제시하였다. 지상시험을 통해 레이저 고도계의 특성을 분석하고 신호의 난반사를 제거하기 위해 저역통과 필터를 설계했으나, 시뮬레이션 결과 단일 센서를 사용해서 지면고도를 정확하고 안정적으로 측정할 수 없음을 확인하였다. 레이저 고도계의 단점을 보완하기 위해 DGPS에서 출력되는 수직방향 속도를 사용하여 선형 칼만필터를 설계하였다. 설계한 필터는 시뮬레이션, 지상시험 그리고 비행시험의 검증단계를 거쳐 자동이착륙에 필요한 정확도를 만족함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1136-1143
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• 2010

NASA가 발사한 LRO 달 탐사선의 정밀궤도 결정을 위해서 지상에서 발사한 레이저를 이용하여 단방향 거리측정 기술이 적용되었는데, 이는 실제 탐사선의 임무에 활용되는 첫번째 시도라고 할 수 있다. 본 연구에서는 LRO 달 탐사선의 레이저 거리측정을 수행하는 탑재체 및 지상 시스템, 레이저 비행시간 및 망원경 지향 오차 요소들을 분석하였다. 또한, 지상에서 발사한 레이저 펄스가 earth window내에 검출되기 위한 기술들을 분석하였다. 이러한 기술들을 적용하여 실제 LRO 달 탐사선의 레이저 추적을 통해서 관측한 데이터를 분석하고 이를 통해 성공적인 단방향 거리측정 기술이 구현될 수 있음을 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권3호
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• pp.307-318
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• 2012

To understand forest structures, the Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) instrument have been employed to measure and monitor forest canopy with feasibility of acquiring three dimensional canopy structure information. This study tried to examine the potential of GLAS dataset in measuring forest canopy structures, particularly maximum canopy height estimation. To estimate maximum canopy height using feasible GLAS dataset, we simply used difference between signal start and ground peak derived from Gaussian decomposition method. After estimation procedure, maximum canopy height was derived from airborne Light Detection and Ranging (LiDAR) data and it was applied to evaluate the accuracy of that of GLAS estimation. In addition, several influences, such as topographical and biophysical factors, were analyzed and discussed to explain error sources of direct maximum canopy height estimation using GLAS data. In the result of estimation using direct method, a root mean square error (RMSE) was estimated at 8.15 m. The estimation tended to be overestimated when comparing to derivations of airborne LiDAR. According to the result of error occurrences analysis, we need to consider these error sources, particularly terrain slope within GLAS footprint, and to apply statistical regression approach based on various parameters from a Gaussian decomposition for accurate and reliable maximum canopy height estimation.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2005년도 Proceedings of ISRS 2005
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• pp.683-686
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• 2005

This study addresses a photogrammetric approach to generate Mars topographic products from mapping data of Mars Global Surveyor (MGS). High-resolution stereo images and laser altimetry data collected from the MGS mission are combined and processed to produce Digital Elevation Models (DEM) and orthoimages. First, altimeter data is registered to high resolution images and considerable registration offset (around 325 m) is discovered on high resolution stereo images. Altimetry data, exterior orientation elements of the camera and conjugate points are used for bundle adjustment to solve this mis-registration and detennine the ground coordinates. The mis-registration of altimetry data are effectively eliminated after the bundle adjustment. Using the adjusted exterior orientation the ground coordinates of conjugate points are detennined. A sufficient number of corresponding points collected through image matching and their precise 3-D ground coordinates are used to generate DEM and orthoimages. A posteriori standard deviations of ground points after bundle adjustment indicate the accuracy of OEM generated in this study. This paper addresses the photogrammetric procedure: the registration of altimetry data to stereo pair images, the bundle adjustment and the evaluation, and the generation of OEM and orthoimages.

• 천문학회보
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• 제46권1호
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• pp.44.1-44.1
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• 2021

한기로 나누어 보면, 흑점의 관측 빈도는 두 기간에서 비슷하지만, 오로라는 냉한기에 집중적으로 관측된다. 특이하게도, 크기가 큰 흑점의 경우는 냉한기보다 온난기에서 관측 빈도가 세 배 이상 높다. 또한, 흑점과 관련된 오로라의 강도를 분석해보면 크기가 큰 흑점은 작은 흑점보다 2~3배 이상 지구영향성이 높다는 것을 알 수 있다.

• 한국측량학회지
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• 제28권4호
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• pp.463-469
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• 2010

화성의 고도정보를 제공하는 MOLA 센서는 화성전역에 대한 데이터를 제공하지 못하므로, 수치표고모형을 만들기 위해서는 MOC-NA영상을 이용한 영상정합이 수행되어야만 한다. 그러나 특색(feature)이 적고 명암대비가 낮은 화성영상의 특성상, 자동 영상정합은 어려운 실정이다. 본 논문은 MOC-NA 영상에 대하여 영역기준 영상정합에 기반한 반 자동 영상정합의 알고리즘을 다룬다. 공액점을 나타내는 시드(seed)포인트 들이 수동으로 스테레오 영상에 추가되고 이를 바탕으로 특징점들이 자동으로 삽입된다. 각 영상의 특징점들은 서로의 초기 공액점으로 사용되며, 영역기준 영상정합으로 정제된다. 영상정합의 과정 중 정합에 실패한 점들은 초기 공액점의 위치를 정합에 성공한 주변의 여섯 점들을 이용하여 재 계산한 후 정제된다. 타깃영상과 검색영상의 역할을 바꾸어 수행한 영상정합의 질적 평가 결과, 97.3%의 점들이 한 화소 이하의 절대거리를 나타내었다.