DE102017118992A1

DE102017118992A1 - Verfahren zur Erzeugung eines ISAR-Bildes

Info

Publication number: DE102017118992A1
Application number: DE102017118992.0A
Authority: DE
Inventors: Antoine Veyer; Vincent CORRETJA; Patrick Garrec
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-03-01
Also published as: GB2554179A; FR3055422A1; GB2554179B; GB201713833D0; FR3055422B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines ISAR-Bildes eines von einem Radar gesehenen Ziels, wobei das Ziel mehrere Teile, mindestens zwei Teile aufweist, die eine in Bezug zum Radar unterschiedliche Radialgeschwindigkeit haben, wobei das Verfahren für jeden Punkt des geometrischen Bildes, der einem Teil des Ziels entspricht, einen Simulationsschritt der Amplitude des vom Radar empfangenen Signals durch zufällige Auswahl eines Wertes aus einer Vielzahl von Werten, die Konstruktion des zu erzeugenden Bildes aufweist, wobei jeder Punkt des zu erzeugenden Bildes eineindeutig einem Punkt des geometrischen Bildes zugeordnet ist und als Koordinaten die bestimmte Distanz, die bestimmte Geschwindigkeit und den Zufallswert des betrachteten Punkts des geometrischen Bildes hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines ISAR-Bildes und ein zugeordnetes Rechnerprogrammprodukt.
Die Bildgebung durch Radar ist eine Technik, die erlaubt, repräsentative Bilder von Karten elementarer Reflektoren zu berechnen. Die Bildgebung durch Radar beruht auf der Verarbeitung von Signalen, die von zu beobachtenden Objekten zurückgestreut und von einem entsprechenden Radarsystem aufgezeichnet wurden.
Wenn das Radarsystem über einen Breitband-Analysator verfügt und eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Radar und dem Objekt vorhanden ist (synthetische Öffnung), ist es möglich, eine Bildgebung gemäß der ISAR-Technik zu verwenden. Die Abkürzung ISAR verweist auf die englische Terminologie „Inverse Synthetic Aperture Radar”, was als „radar à synthèse d'ouverture inverse” ins Französische übersetzt wird. Der Begriff inverse verweist darauf, dass die Bewegung die Bewegung des Objekts ist.
Die Bildgebung gemäß der ISAR-Technik erlaubt, zweidimensionale Bilder eines bestimmten Objekts mit einer guten Auflösung zu erhalten. Derartige Bilder werden insbesondere in Seepatrouillenflugzeugen verwenden, um Schiffe zu klassifizieren und zu identifizieren.
In der Simulation ist es wünschenswert, derartige, gemäß der ISAR-Technik erzeugte Bilder regenerieren zu können. Diese simulierten Bilder werden vor alle von Prüfbänken und Bodentrainern verwendet. Bei Prüfbänken wird dadurch die Validierung der Kette ermöglicht, die den Transfer des Bildes zwischen dem Radar und dem Missionssystem sowie die Anzeige des Bildes sichert. Bei Bodentrainern sind die regenerierten Bilder für die Schulung von Seepatrouilleteams an Radarsystemen mit ISAR-Technik nützlich.
Zu diesem Zweck sind Simulationsverfahren bekannt, die Berechnungen mit Hilfe der Radarwellenausbreitungsgleichung einschließen. Folglich impliziert das Simulationsverfahren die Modellierung diverse Ausbreitungs- und Reflexionserscheinungen der elektromagnetischen Welle. Dies setzt die Kenntnis der Geometrie und der Materialien des vom Radar aufgeklärten Objekts voraus. Beispielsweise ist das Objekt im Allgemeinen in elementare Facetten zerlegt, die Absorptions- und/oder Reflexionskoeffizienten der von dem Radar ausgesendeten Energie zugeordnet sind. Derartige Koeffizienten sind für Materialien repräsentativ, die die Facette des Objekts bilden.
Allerdings weisen derartige Simulationsverfahren zwei große Nachteile auf. Zum einen sind die Koeffizienten der Reflexion der vom Radar gesendeten Welle auf dem Objekt oft schlecht bekannt, was die Präzision der Erzeugung mindert. Zum anderen sind die durchzuführenden Berechnungen kompliziert und erfordern eine relativ lange Berechnungszeit.
Es besteht demzufolge Bedarf an einem Erzeugungsverfahren eines ISAR-Bildes, das einfach durchgeführt werden kann, wobei gleichzeitig mindestens die Präzision der Erzeugungsverfahren beibehalten wird, die auf einer Zerlegung des Objekts in elementare Facetten beruhen.
Dafür beschreibt die Beschreibung ein Erzeugungsverfahren eines ISAR-Bildes eines von einem Radar gesehenen Ziels, wobei das Ziel mehrere Teile, mindestens zwei Teile, aufweist, die eine unterschiedliche Radialgeschwindigkeit in Bezug zu dem Radar haben, wobei das Verfahren mindestens den Schritt der Bereitstellung der für das zu erzeugende Bild gewünschten relativen Position des Ziels und des Radars, der Bereitstellung eines geometrischen Radarbildes, das das von dem Radar gesehene Ziel aufweist, wobei sich das Ziel und das Radar für jeden Punkt des geometrischen Bildes, das einem Teil des Ziels entspricht, in der gewünschten relativen Position befinden, der Bestimmung der Distanz zwischen dem entsprechenden Teil des Ziels und dem Radar und der Radialgeschwindigkeit des Teils des Ziels aufweist. Das Verfahren umfasst für jeden Punkt des geometrischen Bildes, der einem Teil des Ziels entspricht, einen Simulationsschritt der Amplitude des vom Radar empfangenen Signals durch zufällige Auswahl eines Wertes aus einer Vielzahl von Werten, die Konstruktion des zu erzeugenden Bildes, wobei jeder Punkt des zu erzeugenden Bildes eineindeutig einem Punkt des geometrischen Bildes zugeordnet ist und als Koordinaten die bestimmte Distanz, die bestimmte Geschwindigkeit und den Zufallswert des betrachteten Punkts des geometrischen Bildes hat.
Gemäß besonderen Ausführungsformen weist das Verfahren eines oder mehrere der folgenden Merkmale auf, die allein oder gemäß allen technisch möglichen Kombinationen herangezogen werden:

– Das Ziel ist ein Schiff.
– Das Verfahren weist einen Schritt der Bereitstellung der Stampf-Rotationsgeschwindigkeit des Ziels und der Roll-Rotationsgeschwindigkeit des Ziels auf und wobei beim Bestimmungsschritt die Geschwindigkeit jedes Punkts des geometrischen Bildes, der einem Teil des Ziels entspricht, ausgehend von der Stampf-Rotationsgeschwindigkeit des Ziels, von der Roll-Rotationsgeschwindigkeit des Ziels und der Koordinate des Punkts im geometrischen Bild bestimmt wird.
– Das Verfahren weist die Detektion der Koordinaten jedes Punkts des geometrischen Bildes auf, der einem Teil des Ziels entspricht.
– Das Verfahren weist das Anzeigen des geometrischen Bildes mittels einer Grafikmaschine auf, die einen Tiefenpufferspeicher aufweist, und die Detektion weist das Vergleichen der Werte des Tiefenpufferspeichers vor dem Anzeigen und nach dem Anzeigen auf.
– Die Detektion weist ebenfalls die Umwandlung der Tiefe in Koordinaten auf.
– Das geometrische Bild weist ebenfalls die Umgebung des Ziels auf und das Verfahren weist einen Schritt des Entfernens der Punkte auf, die der Umgebung entsprechen.
– Das Verfahren weist das Anzeigen des geometrischen Bildes mittels einer Grafikmaschine auf, die einen Farbpufferspeicher aufweist, und der Schritt des Entfernens weist das Vergleichen der Werte des Farbpufferspeichers vor dem Anzeigen und nach dem Anzeigen auf.
– Das Verfahren weist die Bereitstellung der Zielrichtung des Radars, des Präsentationswinkels des Ziels und der Distanz zwischen dem Radar und dem Ziel auf.

Die Beschreibung schlägt ebenfalls ein Rechnerprogrammprodukt vor, das für die Umsetzung eines wie oben beschriebenen Verfahrens der Erzeugung eines ISAR-Radarbildes geeignet ist.
Die Beschreibung beschreibt ebenfalls einen Informatikträger, welcher Befehle des vorangehenden Rechnerprogrammprodukts speichert.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der Ausführungsformen der folgenden Beschreibung als nicht beschränkendes Beispiel in Bezug auf die anliegenden Zeichnungen, von denen sind:
1, eine schematische Ansicht einer Grafikanzeigemaschine und eines Bildschirms,
2, ein Ordinogramm eines Umsetzungsbeispiels eines Teils eines Erzeugungsverfahrens,
3, eine schematische Ansicht eines geometrischen Bildes eines von einem Radar gesehenen Schiffs,
4, eine Ansicht, welche die Übergangsmatrix zwischen mehreren Koordinatensystemen veranschaulicht,
5, ein Graph, der die Zerlegung der Rotation in Rollen in einem Bezugssystem zeigt,
6, ein Graph, der die Zerlegung der Rotation in Stampfen in einem Bezugssystem zeigt,
7, eine Grafik der Punkteverteilung in einem Bezugssystem Distanz und radiale Geschwindigkeit, und
8, ein ISAR-Bild eines von einem Radar gesehenen Schiffs, wobei das Bild durch Umsetzung des Bestimmungsverfahrens nach 2 erhalten wurde.
Auf der 1 sind ein Bildschirm 10 und eine Grafikanzeigemaschine 12 dargestellt.
Der Bildschirm 10 ist imstande, Bilder anzuzeigen.
Der Bildschirms 10 erlaubt, eine Anzeigefenstergröße zu definieren. Üblicherweise entspricht die Anzeigefenstergröße der Anzahl der Pixel, die von dem Bildschirm 10 kontrolliert werden.
Die Grafikanzeigemaschine 12 wird im folgenden Text einfacher als Grafikmaschine 12 bezeichnet.
Die Grafikmaschine 12 ist eine Einheit von Komponenten, die imstande sind, eine Anzeige eines Bildes umzusetzen.
Gemäß dem Beispiel der 1 weist die Grafikmaschine 12 einen Prozessor 14, einen Tiefenpufferspeicher 16 und einen Farbpufferspeicher 18 auf.
Der Prozessor 14 ist imstande, jede Komponente der Grafikmaschine 12 zu steuern und Rechenoperationen durchzuführen.
Die Tiefenpufferspeicher 16 wird ebenfalls gemäß der englischen Bezeichnung „Z-buffer” genannt, was „Z-buffer-Speicher” bedeutet.
Der Tiefenpufferspeicher 16 ist ein Speicher, der eine Tabelle speichert, die jedem Pixel eines Bildes die Distanz des Pixels zum Beobachter des Bildes zuordnet.
Genauer weist die Tabelle des Tiefenpufferspeichers 16 eine Größe auf, die mit dem Anzeigefenster identisch ist und für jedes Pixel des Anzeigefensters die Distanz des Pixels zum Beobachter gibt.
Der Farbpufferspeicher 18 wird ebenfalls als „Color-Buffer” bezeichnet.
Der Farbpufferspeicher 18 ist ein Speicher, der eine Tabelle speichert, die jedem Pixel eines Bildes die Farbe des Pixels in einer kolorimetrischen Datenbank zuordnet.
Die RGB-Datenbank oder die TSL-Datenbank sind zwei Beispiele für kolorimetrische Datenbanken.
Jetzt werden die Funktionsweise des Bildschirms 10 und der Grafikmaschine 12 unter Bezugnahme auf die Umsetzung eines Verfahrens der Erzeugung eines ISAR-Bildes beschrieben.
Das Verfahren erlaubt, ein ISAR-Bild eines vom Radar gesehenen Ziels zu erzeugen.
Das Ziel weist mehrere Teile auf, wobei mindestens zwei Teile eine unterschiedliche radiale Geschwindigkeit haben. Die radiale Geschwindigkeit ist in Bezug auf das Radar definiert, wobei die radiale Geschwindigkeit die Projektion der Geschwindigkeit auf der Ziellinie des Radars ist. Die Ziellinie des Radars ist die Gerade, die durch das Radar und das Zentrum des Ziels verläuft.
Im Folgenden wird beispielsweise angenommen, dass das Ziel ein Schiff ist.
Das Erzeugungsverfahren weist eine Bereitstellungsphase P1, eine Verarbeitungsphase P2 und eine eigentliche Erzeugungsphase P3 auf.
Allein die Verarbeitungsphase P2 ist von der 2 schematisch dargestellt.
Die Bereitstellungsphase P1 weist eine Vielzahl von Bereitstellungsschritten auf.
Die Bereitstellungsphase P1 weist insbesondere einen Schritt der Bereitstellung der gewünschten relativen Position eines Schiffs und eines Radars für das zu erzeugende Bild auf.
Gemäß dem veranschaulichten besonderen Beispiel weist die Bereitstellungsphase P1 die Bereitstellung der folgenden Informationen auf: für das Radar Position, Geschwindigkeit, Route und Zielrichtung und für das Schiff Position, Lage, Geschwindigkeit, Route sowie die Roll- und Stampfgeschwindigkeiten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist der Schritt der Bereitstellung ebenfalls das Bereitstellen der Zielrichtung des Radars, der Distanz zwischen dem Schiff und dem Radar und des Präsentationswinkels des Schiffs auf.
Der Präsentationswinkel ist als der Winkel zwischen der Zielrichtung des Radars und der Achse des Schiffs definiert.
Die Bereitstellungsphase P1 weist auch einen Schritt des Bereitstellen eines geometrischen Bildes auf, das das vom Radar gesehene Schiff aufweist, wobei das Schiff und das Radar in der gewünschten relativen Position sind.
Ein geometrisches Bild ist ein Bild des Schiffs, das vom Radar so gesehen wird, als wenn das Schiff von einer Kamera gesehen worden wäre, die im sichtbaren Bereich operiert.
Das geometrische Bild erlaubt, mindestens das Äußere des Schiffs zu visualisieren, insbesondere seinen Rumpf und die Aufbauten.
Gemäß einer Ausführungsform erlaubt das geometrische Bild, nur einen aufgetauchten Teil des Schiffs zu visualisieren.
Gemäß einer anderen Ausführungsform resultiert das geometrische Bild aus einer Rekonstruktion.
Beispielsweise wird angenommen, dass der Schritt des Bereitstellens das Bereitstellen eines geometrischen Bildes umfasst, das das vom Radar gesehene Schiff aufweist, wobei das Schiff und das Radar in der gewünschten relativen Position sind.
Das Versetzen in die relative Position wird von dem Prozessor 14 auf der Basis eines geometrischen Bildes vorgenommen, das insbesondere über den Schiffsbauer zugänglich ist.
Im Weiteren wird ein Referenz-Bezugssystem definiert. Beispielsweise liegt der Nullpunkt des Bezugssystems auf der Vertikalen des Radars und in der Höhe Null, wobei die Achsen eine X_ref nach Norden, eine Achse Y_ref nach Osten und eine Achse Z_ref nach unten sind.
Ebenfalls definiert ist ein mit dem Ziel verbundenes Bezugssystem. Das mit dem Ziel verbundene Bezugssystem weist einen Nullpunkt im Zentrum des Ziels und drei Achsen auf, die eine Achse X_Ziel nach vorn, eine Achse Y_Ziel nach rechts und eine Achse Z_Ziel nach unten sind.
Genauer gesagt, wird das Schiff bei der Rekonstruktion bei Verwendung seiner relativen Position mit dem Radar sowie seiner drei Lagewinkel (Kurs, Stampfen und Rollen) in der Höhe Null eingesetzt.
Ferner wird ebenfalls eine Umgebung eingesetzt, um eine ebene horizontale Fläche mit einer bestimmten Farbe in der Höhe Null zu erhalten, welche das Meer darstellt.
Danach wird eine orthographische Projektion der Einheit, bestehend aus Schiff und Umgebung, durchgeführt.
Die orthographische Projektion hängt von der Größe des Anzeigefensters und der Schnittebenendistanz gemäß der Zielachse (nahe Ebene und entfernte Ebene) ab.
Alle vorangehenden Operationen werden gemäß einer Ausführungsform von der Grafikmaschine 12 durchgeführt.
Ein Beispiel eines geometrischen Bildes, das nach Abschluss der Umsetzung des Schritts des Bereitstellens erhalten wird, ist insbesondere auf der 3 dargestellt.
Auf diesem Bild ist das Schiff mit N bezeichnet und die Umgebung, die das Meer ist, ist mit E bezeichnet.
Die Verarbeitungsphase P2 weist gemäß dem Beispiel der 2 einen Anzeigeschritt 50 eines Bildes, einen Schritt des Erhaltens 52 von besonderen Pixeln des Bildes, einen Berechnungsschritt 54 und einen Simulationsschritt 56 auf.
Beim Anzeigeschritt 50 wird das geometrische Bild angezeigt, das beim Bereitstellungsschritt erhalten wurde.
Das geometrische Bild wird mit Hilfe der Grafikmaschine 12 angezeigt. Beim Anzeigeschritt werden der Tiefenpufferspeicher 16 und der Farbpufferspeicher 18 auf einen vorbestimmten Wert initialisiert, der einem Löschungswert entspricht.
Die Anzeige ändert den Tiefenwert für einige Pixel des Tiefenpufferspeichers 16 und wirft für jedes Pixel des Farbpufferspeichers 18 einen Farbwert aus.
Beim Schritt des Erhaltens 52 von Pixeln werden die Punkte des geometrischen Bildes erhalten, die einem Teil des Schiffs N entsprechen.
Dadurch können die Pixel entfernt werden, die Teil der Umgebung E oder die Teile des Schiffs sind, die von der Umgebung E verdeckt werden.
Dafür werden beim Schritt des Erhaltens Koordinaten jedes Punkts des geometrischen Bildes ermittelt, die einem Teil des Schiffs N entsprechen.
Gemäß dem veranschaulichten Beispiel weist die Detektion das Vergleichen der Werte des Tiefenpufferspeichers 16 vor dem Anzeigen des geometrischen Bildes und nach dem Anzeigen des geometrischen Bildes auf.
Damit erhält man Pixel, für die der Wert des Tiefenpufferspeichers 16 durch die Anzeige verändert ist, die Pixel sind, die einem Teil des Schiffs und gegebenenfalls der Umgebung entsprechen.
Da das geometrische Bild beim Schritt des Erhaltens 52 ebenfalls die Umgebung E des Schiffs N aufweist, wird ein Schritt des Entfernens der Punkte durchgeführt, die der Umgebung E entsprechen.
Gemäß dem veranschaulichten Beispiel weist der Schritt des Entfernens das Vergleichen der Werte des Farbpufferspeichers 18 vor dem Anzeigen und nach dem Anzeigen auf.
Dies erlaubt, Pixelkandidaten zu erhalten, unter denen eine Auswahl durchgeführt wird, um die Pixel auszuwählen, die einer vorbestimmten Farbe entsprechen.
Beispielsweise ist die vorbestimmte Farbe Blau für das Meer.
Da gemäß einer Ausführungsform eine kolorimetrische RGB-Datenbank verwendet wird, sind die ausgewählten Pixelkandidaten die Pixel, die eine vorherrschende Blaukomponente haben (beispielsweise über 75%, wobei die Summe der Rot- und Grünkomponenten unter 25% ist).
Die ausgewählten Pixelkandidaten werden danach entfernt.
So erhält man beim Schritt des Erhaltens 52 von Pixeln werden die Punkte des geometrischen Bildes, die einem Teil des Schiffs N entsprechen.
Die Schritte des Berechnens 54 und des Simulierens 56 werden für jeden Punkt des geometrischen Bildes durchgeführt, der einem Teil des Schiffs N entspricht.
Dies wird vom Test 58 veranschaulicht, sobald ein Pixel, das einem Teil des Schiffs N entspricht, nicht in dem Bild verarbeitet wurde, werden die Schritte des Berechnens 54 und des Simulierens 56 wiederholt, was der Pfeil 60 auf der 2 zeigt. Wenn alle Pixel, die einem Teil des Schiffs N entsprechen, verarbeitet wurden, erhält man das Ergebnis, was von dem Ergebnis 62 auf der 2 veranschaulicht wird.
Der Berechnungsschritt 54 weist zum einen das Bestimmen der Distanz zwischen dem betrachteten Teil des Schiffs N und dem Radar und zum anderen das Bestimmen der radialen Geschwindigkeit des Teils des Schiffs N auf.
Zunächst wird die Distanz zwischen dem betrachteten Teil des Schiffs N und dem Radar festgestellt.
Beispielsweise wird für die Pixel, die dem Schiff N entsprechen, für jedes der Pixel die Position berechnet.
Dafür wird der Wert V aus dem Tiefenpufferspeicher 16 ausgelesen, um die Distanz zwischen dem Radar und dem betrachteten Teil des Schiffs N bereitzustellen.
Der ausgelesene Wert V ist ein Standardwert, beispielsweise zwischen 0 und 1. Dann wird die Distanz mit der folgenden Formel berechnet: D = d_p + V × (d_l – d_p) wobei:

• D die orthographische Distanz ist,
• d_p und d_l die Distanzen der zwei Schnittebenen definieren, die in der orthographischen Wiedergabeprojektion der Szene verwendet werden.

Danach wird die Position eines Pixels in der Anzeigeebene senkrecht zur Ziellinie bestimmt. Eine derartige Bestimmung wird insbesondere von der 4 veranschaulicht.
Die Position entspricht den drei Koordinaten X, Y und Z, wobei diese Koordinaten von den folgenden Beziehungen gegeben werden:
wobei

• R und C die Positionen des Pixels in Koordinaten auf dem Bildschirms 10 sind (wobei sich der Nullpunkt in der unteren linken Ecke befindet),
• L die horizontale Dimension der orthographischen Projektion der Wiedergabe der Szene in Metern bezeichnet, wogegen L (in Pixeln) die horizontale Dimension des Bildschirms 10 gibt, und
• H die vertikale Dimension der orthographischen Projektion der Wiedergabe der Szene in Metern bezeichnet, wogegen H (in Pixeln) die vertikale Dimension des Bildschirms 10 gibt.

Danach werden die drei Koordinaten X, Y und Z in Koordinaten des Pixels umgewandelt.
Eine derartige Umwandlung nutzt beispielsweise den Fakt, dass im Referenzbezugssystem die Zielgerade von A Azimutwinkel (Rotationswinkel in horizontaler Ebene) und S EI-Winkel (Rotationswinkel in vertikaler Ebene) bestimmt wird sowie den Fakt, dass die Projektion orthographisch ist.
Daraus ergibt sich, dass die Umwandlung durch Anwenden der folgenden Übergangsformel durchgeführt wird:
wobei X_r, Y_r und Z_r die Koordinaten des Pixels im Referenzbezugssystem bezeichnen.
Danach wird die Distanz D zwischen dem Radar und dem Pixel mit der folgendenFormel berechnet
In einem zweiten Schritt wird die radiale Geschwindigkeit des Schiffsteils bestimmt.
Das Schiff bewegt sich mit einer Geschwindigkeit V_x auf der Achse X seines Bezugssystems und den Rotationsgeschwindigkeiten Ω₂ Stampfen und Ω_r Rollen. Der Rotationsvektor Stampfen befindet sich auf der Achse Y, der Rotationsvektor Rollen auf der Achse X. Die Komponenten der Geschwindigkeit des Pixels, die auf den 5 (Bezug auf die Rollrotation) und 6 (Bezug auf das Stampfen) mit den Punkten P und Q bezeichnet sind, können in dem mit dem Schiff verbundenen Bezugssystem folgendermaßen ausgedrückt werden: V→ = V_XX → + OPΩ_ru → + OQΩ_tv →
Diese Geschwindigkeit wird danach unter Verwendung der Kehrmatrix der Übergangsmatrix des Referenzbezugssystems zum Bezugssystem des Schiffs im Referenzbezugssystem ausgedrückt.
Nennen wir die Übergangsmatrix des Referenzbezugssystem zum Bezugssystem des Schiffs M. Die Matrix M wird klassisch unter Verwendung der drei Lagewinkel des Schiffs Kurs, Stampfen und Rollen berechnet. Die Koordinaten des Pixels in dem mit dem Schiff verbundenen Bezugssystem sind gegeben durch:
wobei (X_n, Y_n, Z_n) die Koordinaten des Nullpunkts des Schiffs im Referenzbezugssystem darstellt.
Durch Verwendung in diesen Bezugssystem der Geschwindigkeit des Pixels V →_p und der Geschwindigkeit des Radars V →_O, die zuvor bereitgestellt wurden, wir die radiale Geschwindigkeit ausgedrückt durch die Gleichung: V_R = (V →_P – V →_O) × 1 / DOP →
Danach wird der Simulationsschritt 56 durchgeführt.
Dafür wird die vom Radar erhaltene Signalamplitude durch willkürliche Auswahl eines Wertes aus einer Vielzahl von Werten simuliert.
Dafür weist die Vielzahl von Werten über 10 unterschiedliche Werte auf, vorzugsweise über 100 unterschiedliche Werte.
Beispielsweise weist gemäß dem beschriebenen Beispiel die Vielzahl von Werten 256 Werte auf, nämlich ganze Werte, die im weiten Sinne zwischen 0 und 255 inbegriffen sind.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Auswahl eine uniforme Zufallsauswahl.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform folgt die Auswahl einem Normal- oder Gaußschen Verteilung.
Gemäß einer dritten Ausführungsform wird die Auswahl von der Höhe der Pixel in Bezug zum Meeresspiegel gewichtet.
Symbolisch entspricht die gesamte Umsetzung der Simulationsschritte 56 für die Grafik der Punkteverteilung in einem Bezugssystem Distanz und radiale Geschwindigkeit der Wahl eines Wertes für jeden der dargestellten Punkte, wie auf der 7 dargestellt. In dieser Grafik fällt der Nullpunkt der horizontalen Achse mit der Distanz des Nullpunkts des Schiffs zusammen, und der Nullpunkt der vertikalen Achse entspricht einer radialen Geschwindigkeit Null.
Die Erzeugungsphase P3 weist einen Konstruktionsschritt des erzeugenden Bildes auf, wobei jeder Punkt des zu erzeugenden Bildes eineindeutig einem Punkt des geometrischen Bildes zugeordnet ist und als Koordinaten die bestimmte Distanz, die bestimmte Geschwindigkeit und den Zufallswert des betrachteten Punkts des geometrischen Bildes hat.
Damit erhält man ein ISAR-Bild, beispielsweise das, wie auf der 8 dargestellt ist.
Das allgemeine Prinzip des soeben beschriebenen Verfahrens ist folgendes: Anzeigen über die Grafikmaschine 12 des mit dem Radar aufgeklärten Schiffs N bei Berücksichtigung seiner relativen Position und seiner Präsentationswinkel; für jedes Pixel des Bildes des Schiffs N, Berechnen seiner Position und seiner Distanz zum Radar; bei Kenntnis der Stampf- und Roll-Rotationsgeschwindigkeiten des Schiffs und der Position des Pixels, Berechnen seiner Geschwindigkeit, danach seiner radialen Geschwindigkeit; Zufallsauswahl eines Wertes, der das Niveau des von diesem Pixel zurückgeschickten Signals repräsentiert (codiert von 0 bis 255 beispielsweise) und, bei Kenntnis der Distanz und der radialen Geschwindigkeit, Einsetzen des Punkts in das ISAR-Bild.
Zusammenfassend kann man sagen, dass das Verfahren erlaubt, auf der Basis des geometrischen Bildes eines Schiffs N, das über eine Grafikmaschine 12 gemäß dem Präsentationswinkels des Schiffs N und dem Zielwinkel des Radars angezeigt wird, die Distanz der Punkte des Schiffs zu erhalten, die von dem Radar aufgeklärt wurden und damit ihre Position.
Damit erleichtert das Verfahren die Umsetzung des Erzeugens von ISAR-Bildern.
Mit dem Verfahren wird die Verwendung der Verbreitungsgleichung von Radarwellen vermieden.
Das Verfahren verwendet lediglich die Geometrie des Schiffs, die in einer Datei eines handelsüblichen Formats enthalten ist. Es wird kein Bezug mehr zu den Materialien oder Reflexionskoeffizienten der Aufbauten des Schiffs hergestellt.
Das Verfahren wird mit Hilfe der Kapazitäten einer Grafikmaschine 12 umgesetzt. Die mit der Anzeige verbundenen Berechnungen werden nämlich voll und ganz von der Grafikmaschine 12 durchgeführt. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Berechnungen auf die Grafikmaschine 12 verlagert werden. Dadurch wird der Einsatz eines speziellen Prozessors vermieden.
Damit kann das Erzeugungsverfahren eines ISAR-Bildes einfacher umgesetzt werden, wobei gleichzeitig mindestens die Präzision des Erzeugungsverfahrens beibehalten wird, das auf einer Zerlegung des Objekts in elementare Facetten beruht.
Andere Varianten, die Kombinationen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, sind ebenfalls möglich.
Insbesondere ist es möglich, das Erzeugungsverfahren mit einem Rechnerprogrammsystem und -produkt durchzuführen. Die Umsetzung dieses Verfahrens wird durch die Interaktion des Rechnerprogrammprodukts mit dem System erlaubt.
Das System ist ein Rechner.
Allgemeiner ist das System ein elektronischer Rechner, der imstande ist, Daten zu verarbeiten und/oder umzuwandeln, die als elektronische oder physikalische Quantitäten in Registern des Systems und/oder Speichern in Form anderer ähnlicher Daten vorhanden sind, die physikalischen Daten in den Speichern, Registern oder anderen Anzeige-Übertragungs- oder Speichervorrichtungstypen entsprechen.
Das System weist einen Prozessor auf, der eine Datenverarbeitungseinheit, Speicher und ein Lesegerät von Informationsmedien umfasst. Das System umfasst ebenfalls eine Tastatur und eine Anzeigeeinheit.
Das Rechnerprogrammprodukt umfasst ein lesbares Informationsmedium.
Ein lesbares Informationsmedium ist ein von dem System, üblicherweise von der Datenverarbeitungseinheit, lesbares Medium. Das lesbare Informationsmedium ist ein Medium, das geeignet ist, elektronische Befehle zu speichern und das in der Lage ist, an einen Bus eines EDV-Systems gekoppelt zu sein.
Beispielsweise ist das lesbare Informationsmedium eine Disk oder eine Floppy-Disk (von der englischen Bezeichnung „floppy disk”), eine optische Diskette, ein CD-ROM, eine magnetoptische Diskette, ein ROM-Speicher, ein RAM-Speicher, ein EPROM-Speicher, ein EEPROM-Speicher, eine Magnetkarte oder eine optische Karte.
Auf dem lesbaren Informationsmedium ist ein Rechnerprogramm gespeichert, das Programmbefehle umfasst.
Das Rechnerprogramm ist auf eine Datenverarbeitungseinheit ladbar und ausgebildet, um die Umsetzung eines wie zuvor beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Rechnerprogramm auf der Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines ISAR-Bildes eines von einem Radar gesehenen Ziels (N), wobei das Ziel (N) mehrere Teile aufweist, wobei mindestens zwei Teile eine unterschiedliche Radialgeschwindigkeit in Bezug zu dem Radar haben, wobei das Verfahren mindestens den Schritt umfasst: – Bereitstellen der für das zu erzeugende Bild gewünschten relativen Position des Ziels (N) und des Radars, – Bereitstellen eines geometrischen Bildes, das das vom Radar gesehene Ziel (N) aufweist, wobei das Ziel (N) und das Radar in der gewünschten relativen Position sind, – für jeden Punkt des geometrischen Bildes, der einem Teil des Ziels (N) entspricht, Bestimmen der Distanz zwischen dem betrachteten Teil des Ziels (N) und dem Radar und der radialen Geschwindigkeit des Teils des Ziels (N), – für jeden Punkt des geometrischen Bildes, der einem Teil des Ziels (N) entspricht, Simulieren der vom Radar erhaltenen Signalamplitude durch Zufallsauswahl eines Wertes aus einer Vielzahl von Werten, – Konstruieren des zu erzeugenden Bildes, wobei jeder Punkt des zu erzeugenden Bildes eineindeutig einem Punkt des geometrischen Bildes zugeordnet ist und als Koordinaten die bestimmte Distanz, die bestimmte Geschwindigkeit und den Zufallswert des betrachteten Punkts des geometrischen Bildes hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ziel (N) ein Schiff ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren einen Schritt der Bereitstellung der Stampf-Rotationsgeschwindigkeit des Ziels (N) und der Roll-Rotationsgeschwindigkeit des Ziels (N) aufweist und wobei beim Bestimmungsschritt die Geschwindigkeit jedes Punkts des geometrischen Ziels, der einem Teil des Ziels (N) entspricht, ausgehend von der Stampf-Rotationsgeschwindigkeit des Ziels (N), von der Roll-Rotationsgeschwindigkeit des Ziels (N) und von der Koordinate des Punkts im geometrischen Ziel bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren die Detektion der Koordinaten jedes Punkts des geometrischen Ziels aufweist, der einem Teil des Ziels (N) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verfahren das Anzeigen des geometrischen Ziels mittels einer Grafikmaschine (12) aufweist, die einen Tiefenpufferspeicher (16) aufweist, und die Detektion das Vergleichen der Werte des Tiefenpufferspeichers (16) vor dem Anzeigen und nach dem Anzeigen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Detektion ebenfalls die Umwandlung der Tiefe in Koordinaten aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das geometrische Ziel ebenfalls die Umgebung (E) des Ziels (N) aufweist und das Verfahren einen Schritt des Entfernens der Punkte aufweist, die der Umgebung (E) entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Verfahren das Anzeigen des geometrischen Bildes mittels einer Grafikmaschine (12) aufweist, die einen Farbpufferspeicher (18) aufweist, und der Schritt des Entfernens das Vergleichen der Werte des Farbpufferspeichers (18) vor dem Anzeigen und nach dem Anzeigen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren die Bereitstellung der Zielrichtung des Radars, des Präsentationswinkels des Ziels (N) und der Distanz zwischen dem Radar und dem Ziel (N) aufweist.
Rechnerprogrammprodukt, das für die Umsetzung eines Erzeugungsverfahrens eines ISAR-Bildes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 geeignet ist.