RU2617116C1 - Method for forming a surface image in a radar location with synthesization of antenna aperture with electronic control of a beam - Google Patents
Method for forming a surface image in a radar location with synthesization of antenna aperture with electronic control of a beam Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617116C1 RU2617116C1 RU2016118220A RU2016118220A RU2617116C1 RU 2617116 C1 RU2617116 C1 RU 2617116C1 RU 2016118220 A RU2016118220 A RU 2016118220A RU 2016118220 A RU2016118220 A RU 2016118220A RU 2617116 C1 RU2617116 C1 RU 2617116C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- range
- doppler frequency
- radar
- elements
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/9021—SAR image post-processing techniques
- G01S13/9029—SAR image post-processing techniques specially adapted for moving target detection within a single SAR image or within multiple SAR images taken at the same time
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/904—SAR modes
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации, в частности к бортовым радиолокационным станциям (БРЛС), устанавливаемым на летательных аппаратах, и позволяет формировать радиолокационное изображение (РЛИ) поверхности Земли.The invention relates to the field of radar, in particular to airborne radar stations (radar) installed on aircraft, and allows you to generate a radar image (radar) of the Earth's surface.
Известен способ картографирования земной поверхности [«Многофункциональные радиолокационные системы» под ред. Б.Г. Татарского, М.: Дрофа, 2007 г., стр. 197-203, рис. 8.2], основанный на объединении РЛИ разнесенных по азимуту парциальных кадров, каждое из которых получено путем излучения когерентного импульсного зондирующего сигнала, облучения антенной БРЛС соответствующего парциального участка картографируемой поверхности, аналогово-цифрового преобразования принятого сигнала и последующей цифровой обработки. Синтезирование апертуры антенны позволяет искусственно более чем на порядок обострить луч, используя зависимость доплеровского смещения частоты отраженного сигнала от углового положения отражающего элемента поверхности, что обеспечивает азимутальное разрешение целей, находящихся внутри луча.A known method of mapping the earth's surface ["Multifunctional radar systems", ed. B.G. Tatarsky, Moscow: Drofa, 2007, pp. 197-203, Fig. 8.2], based on the combination of radar images of azimuthally separated partial frames, each of which was obtained by emitting a coherent pulsed sounding signal, irradiating the radar antenna with the corresponding partial portion of the surface being mapped, analog-to-digital conversion of the received signal and subsequent digital processing. Synthesizing the antenna aperture makes it possible to artificially sharpen the beam by more than an order of magnitude using the dependence of the Doppler frequency shift of the reflected signal on the angular position of the reflecting surface element, which ensures azimuthal resolution of targets inside the beam.
Наиболее близким аналогом является «Способ формирования изображения поверхности в радиолокационной станции с синтезированием апертуры антенны» [RU 2511216, опубликовано 10.04.2014, МПК G01S 13/89]. Способ основан на объединении радиолокационных изображений разнесенных по азимуту парциальных кадров, каждое из которых получено излучением когерентного импульсного зондирующего сигнала и облучением антенной БРЛС парциальных участков зоны обзора картографируемой поверхности скользящим способом, причем азимутальный шаг скольжения диаграммы направленности антенны (ДНА) выбирается равным или близким к ее азимутальной полуширине. Далее осуществляется аналого-цифровое преобразование принятых отраженных сигналов, образование двумерных массивов оцифрованных сигналов и цифровая обработка содержащихся в массивах данных путем N-кратного выполнения коррекции расположения по дальности и зависимости фазы от дальности, азимутального предсуммирования, сжатия по дальности, записи результатов сжатия по дальности в буферную память, азимутальной фазовой коррекции. Затем осуществляется формирование азимутальных элементов разрешения посредством быстрого преобразования Фурье (БПФ), автофокусировка, амплитудное детектирование и усреднение, далее - наложение полученных раздельно N РЛИ суммированием амплитуд азимутальных элементов разрешения в каждом канале дальности и сжатие динамического диапазона амплитуд элементов разрешения РЛИ, полученного после суммирования амплитуд азимутальных элементов. Причем указанное выше сложение амплитуд сигналов N РЛИ, N=3, 4, производится поэлементно в массивах размером MN-2/2, где M - число формируемых быстрым преобразованием Фурье азимутальных элементов, со скольжением массивов на шаг MN-2/2.The closest analogue is “A method of forming a surface image in a radar station with the synthesis of the antenna aperture” [RU 2511216, published April 10, 2014, IPC G01S 13/89]. The method is based on combining radar images of partial frames spaced in azimuth, each of which is obtained by radiation of a coherent pulsed sounding signal and irradiating the radar antenna of the partial sections of the field of view of the surface being mapped in a sliding manner, with the azimuthal slip step of the antenna radiation pattern (BOTTOM) being chosen equal to or close to its azimuthal half-width. Next, analog-to-digital conversion of the received reflected signals, the formation of two-dimensional arrays of digitized signals, and digital processing of the data contained in the data arrays are carried out by N-fold correction of the location in range and the dependence of the phase on range, azimuthal presummation, range compression, recording the results of range compression in buffer memory, azimuthal phase correction. Then the azimuthal resolution elements are formed by means of the fast Fourier transform (FFT), autofocusing, amplitude detection and averaging, then the NLRs obtained separately are added together by summing the amplitudes of the azimuthal resolution elements in each range channel and the dynamic range of the radar resolution amplitudes obtained after summing the amplitudes is compressed azimuthal elements. Moreover, the above summation of the amplitudes of the N radar signals, N = 3, 4, is performed elementwise in arrays of size M N-2 /2, where M is the number of azimuthal elements generated by the fast Fourier transform, with the arrays sliding by the step M N-2 /2.
Описанные в аналогах способы, реализованные в БРЛС, в составе которых используется антенна с электронным управлением лучом (пассивная или активная фазированная антенная решетка), формируют РЛИ с выраженными затемненными областями. Это вызвано тем, что ось пятна луча на земной поверхности имеет искривленную форму. Так, основная энергия расширенного по углу места луча, который используется при картографировании протяженных по дальности участков поверхности, сосредоточена, при отсутствии электронного отклонения по азимуту, вокруг участка вертикальной плоскости. Если же луч ДНА отклонен по азимуту посредством фазирования антенной решетки (электронное отклонение), основная его энергия будет сосредоточена вокруг участка конуса с вершиной в фазовом центре антенны, осью, лежащей горизонтально в плоскости антенной решетки, и образующей, проходящей через направление луча. Соответственно, геометрия оси пятна луча на поверхности будет определяться формой сечения конуса этой поверхностью. Для плоской поверхности данная ось будет представлять собой, как правило, участок гиперболы.The methods described in the analogs implemented in radar, which use an electronically controlled beam antenna (passive or active phased antenna array), form radar images with pronounced darkened areas. This is because the axis of the beam spot on the earth's surface has a curved shape. So, the main energy of the beam expanded in the elevation angle, which is used when mapping surface sections extended over the distance, is concentrated, in the absence of electronic deviation in azimuth, around the vertical plane section. If the beam of the DND is deflected in azimuth by phasing the antenna array (electronic deviation), its main energy will be concentrated around the portion of the cone with the apex in the phase center of the antenna, an axis lying horizontally in the plane of the antenna array, and a generatrix passing through the direction of the beam. Accordingly, the geometry of the axis of the beam spot on the surface will be determined by the cross-sectional shape of the cone by this surface. For a flat surface, this axis will usually represent a portion of the hyperbola.
Формирование азимутальных элементов без учета искривленности пятна луча ДНА приводит к возникновению затемненных областей в ближней и дальней частях каждого парциального кадра, что заметно снижает качество РЛИ. При этом следует отметить, что в большинстве современных многофункциональных БРЛС применяются антенны с электронным управлением лучом (БРЛС «БАРС» истребителя Су-30МКИ, БРЛС «Ирбис» истребителя Су-35С, AN/APG-77 истребителя F-22 и многие другие).The formation of azimuthal elements without taking into account the curvature of the beam spot of the bottom beam leads to the appearance of darkened areas in the near and far parts of each partial frame, which significantly reduces the quality of the radar image. It should be noted that in most modern multifunctional radars, antennas with electronic beam control are used (BARS BARS of the Su-30MKI fighter radar, Irbis radar of the Su-35C fighter, AN / APG-77 of the F-22 fighter and many others).
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, обеспечивающего формирование качественного РЛИ без затемненных областей при использовании БРЛС с антеннами с электронным управлением лучом.The task of the invention is to provide a method for the formation of high-quality radar data without dark areas when using radar with antennas with electronic beam control.
Техническим результатом предлагаемого способа формирования изображения поверхности в радиолокационной станции с синтезированием апертуры с электронным управлением лучом антенны является устранение затемненных областей в РЛИ, полученном из нескольких парциальных кадров, вызванных искривлением пятна ДНА на поверхности Земли при электронном сканировании.The technical result of the proposed method for surface imaging in a radar with synthesizing an aperture with electronic control of the antenna beam is the elimination of dark areas in the radar image obtained from several partial frames caused by the curvature of the bottom spot on the Earth's surface during electronic scanning.
Сущность предлагаемого способа формирования изображения поверхности в радиолокационной станции с синтезированием апертуры с электронным управлением лучом антенны состоит в объединении радиолокационных изображений разнесенных по азимуту парциальных кадров, полученных посредством излучения когерентного импульсного зондирующего сигнала, облучения антенной БРЛС парциальных участков поверхности скользящим способом с величиной азимутального шага скольжения диаграммы направленности антенны БРЛС, равной или близкой к ее азимутальной полуширине, аналого-цифрового преобразования принятых сигналов, формировании двумерных массивов оцифрованных принятых сигналов и цифровой обработке, состоящей из:The essence of the proposed method of surface image formation in an aperture synthesized radar with electronic control of the antenna beam consists in combining the radar images of the azimuthally separated partial frames obtained by emitting a coherent pulsed sounding signal, irradiating the radar antenna of partial surface sections in a sliding manner with the magnitude of the azimuthal slip step of the diagram directivity of the radar antenna equal to or close to its azimuth halfwidth, analog-to-digital conversion of the received signals, the formation of two-dimensional arrays of digitized received signals, and digital processing, comprising:
а) N-кратного выполнения (N≥1):a) N-fold execution (N≥1):
- коррекции расположения по дальности и зависимости фазы от дальности,- correction of location in range and phase dependence on range,
- сжатия по дальности,- range compression
- автофокусировки,- autofocus,
- амплитудного детектирования и усреднения.- amplitude detection and averaging.
б) сжатия динамического диапазона амплитуд элементов разрешения, полученного после наложения РЛИ.b) compression of the dynamic range of the amplitudes of the resolution elements obtained after applying the radar image.
Новым в предлагаемом способе является то, что после сжатия сигнала по дальности и до автофокусировки производится сдвиг сигнала в каждом канале дальности по частоте, таким образом, что доплеровская частота сигналов, отраженных от элементов, находящихся на оси пятна луча диаграммы направленности антенны на картографируемой поверхности, принимает нулевое значение. Далее формируют элементы разрешения по доплеровской частоте посредством быстрого преобразования Фурье, а после амплитудного детектирования и усреднения и до сжатия динамического диапазона производится наложение полученных раздельно радиолокационных изображений в координатах «дальность - доплеровская частота» суммированием амплитуд элементов разрешения по доплеровской частоте в каждом канале дальности скользящим способом поэлементно в массивах размером MN-2/2, где M - число формируемых быстрым преобразованием Фурье элементов разрешения по доплеровской частоте, со скольжением массивов на шаг MN-2/2. Далее в каждом канале дальности производится пересчет элементов разрешения по доплеровской частоте в азимутальные элементы разрешения в соответствии с зависимостью азимута от доплеровской частоты и дальности, обратной использованной при частотном сдвиге сигнала.New in the proposed method is that after compression of the signal by range and before autofocus, the signal is shifted in each channel of the range in frequency, so that the Doppler frequency of signals reflected from elements located on the axis of the beam spot of the antenna pattern on the surface being mapped, takes a zero value. Next, Doppler frequency resolution elements are formed by means of a fast Fourier transform, and after amplitude detection and averaging, and before the dynamic range is compressed, separately obtained radar images are superimposed in the coordinates “range - Doppler frequency” by summing the amplitudes of the resolution elements by Doppler frequency in each range channel in a sliding manner bitwise in arrays of size M N-2 /2, where M is the number of elements of the section formed by the fast Fourier transform Doppler frequency, with sliding arrays per step M N-2 /2. Then, in each range channel, the resolution elements for the Doppler frequency are converted into azimuthal resolution elements in accordance with the dependence of the azimuth on the Doppler frequency and the reciprocal of the range used in the frequency shift of the signal.
На фиг. 1 представлены а) вид пятна луча ДНА на поверхности для антенн с механическим сканированием, б) вид пятна луча ДНА на поверхности для антенн с электронным сканированием.In FIG. 1) a) the type of the spot of the beam of the bottom beam on the surface for antennas with mechanical scanning, b) the view of the spot of the beam of the bottom beam on the surface for antennas with electronic scanning.
На фиг. 2 показано распределение отраженного от поверхности сигнала в координатах «дальность - доплеровская частота».In FIG. Figure 2 shows the distribution of the signal reflected from the surface in the coordinates "range - Doppler frequency".
На фиг. 3 показано распределение отраженного от поверхности сигнала в координатах «дальность - доплеровская частота» после операции сдвига сигнала в частотной области.In FIG. Figure 3 shows the distribution of the signal reflected from the surface in the coordinates "range - Doppler frequency" after the operation of shifting the signal in the frequency domain.
На фиг. 4 схематично показано изображение, состоящее из парциальных кадров в координатах «дальность - азимут», полученное а) по прототипу; б) по заявляемому способу.In FIG. 4 schematically shows an image consisting of partial frames in the coordinates "range - azimuth" obtained a) by prototype; b) according to the claimed method.
На фиг. 5 приведен фрагмент РЛИ, построенного из 30 интервалов когерентного накопления а) по способу прототипа б) по заявляемому способу.In FIG. 5 shows a fragment of radar data, constructed from 30 intervals of coherent accumulation a) according to the method of the prototype b) according to the claimed method.
Способ формирования изображения поверхности в радиолокационной станции с синтезированием апертуры с электронным управлением лучом антенны осуществляется следующим образом.A method of forming a surface image in a radar station with synthesizing aperture with electronically controlled antenna beam is as follows.
Антенна начинает сканирование зоны обзора для формирования парциальных кадров, выставляя биссектрису ДНА, например, на левую азимутальную границу назначенной зоны обзора. В каждом азимутальном положении (парциальном кадре) БРЛС облучает картографируемый участок необходимым числом радиоимпульсов и принимает отраженные сигналы, переводя их в цифровой вид посредством аналого-цифрового преобразования. Из оцифрованных сигналов формируются двумерные массивы путем их распределения по каналам дальности и периодам излучения. Далее сигнал, накопленный в каждом азимутальном положении ДНА, подвергается цифровой обработке путем выполнения следующих операций: коррекции расположения по дальности и зависимости фазы от дальности сигнала, сжатия сигнала по дальности.The antenna starts scanning the viewing area to form partial frames, exposing the bisector of the DND, for example, to the left azimuthal boundary of the designated viewing area. In each azimuthal position (partial frame), the radar station irradiates the mapped area with the necessary number of radio pulses and receives the reflected signals, converting them into digital form by analog-to-digital conversion. Two-dimensional arrays are formed from the digitized signals by their distribution over the range channels and radiation periods. Further, the signal accumulated in each azimuthal position of the BOTTOM is digitally processed by performing the following operations: correcting the location in range and the dependence of the phase on the range of the signal, compressing the signal in range.
Формирование азимутальных элементов в соответствии с изложенной в ближайшем аналоге методикой приводит к возникновению затемненных областей в ближней и дальней частях каждого парциального кадра. Такой эффект вызван отличием геометрии реальной области (фиг. 1б), подсвеченной лучом БРЛС, от расчетной (фиг. 1а). На фиг. 2 схематически показано распределение отраженного от поверхности сигнала в координатах «дальность (D) - доплеровская частота (fДоп)» после процедуры амплитудного детектирования и усреднения в одном интервале когерентного накопления (синтеза апертуры). Через Fп обозначена частота повторения импульсов.The formation of azimuthal elements in accordance with the procedure described in the closest analogue leads to the appearance of darkened areas in the near and far parts of each partial frame. This effect is caused by the difference in the geometry of the real area (Fig. 1b), illuminated by the radar beam, from the calculated one (Fig. 1a). In FIG. Figure 2 schematically shows the distribution of the signal reflected from the surface in the coordinates "range (D) - Doppler frequency (f Dop )" after the amplitude detection and averaging procedure in one interval of coherent accumulation (aperture synthesis). Through F p designated pulse repetition rate.
Пунктирными линиями показаны границы, в которых формируются азимутальные элементы. Из фигуры 2 видно, что существенная часть точек, в которых присутствует отраженный от поверхности сигнал, оказывается за пределами зоны формирования азимутальных элементов, в то время как в данную зону попадают области, не подсвеченные лучом БРЛС.Dashed lines indicate the boundaries at which azimuthal elements are formed. From figure 2 it is seen that a significant part of the points at which a signal reflected from the surface is present is outside the zone of formation of azimuthal elements, while regions not illuminated by the radar beam fall into this zone.
Устранение затемненных областей радиолокационного изображения в заявляемом способе производится посредством изменения границ формирования азимутальных элементов в каждом парциальном кадре. Для этого в каждом интервале когерентного накопления рассчитывается геометрия оси пятна луча: в каждом канале дальности определяется направление на соответствующую точку, лежащую на оси пятна луча, относительно направления движения фазового центра антенны. Для расчета направления необходима информация о высоте носителя БРЛС над поверхностью, угловой ориентации антенны (рассчитывается из параметров угловой ориентации носителя и углов механического поворота антенны) и углах электронного отклонения луча. Из путевой скорости движения фазового центра антенны и вычисленного направления на точку оси определяется скорость сближения с этой точкой, а затем из скорости сближения и длины волны излучаемого сигнала определяется доплеровская частота сигнала и соответствующий ей фазовый набег.The elimination of the darkened areas of the radar image in the inventive method is carried out by changing the boundaries of the formation of azimuthal elements in each partial frame. For this, in each interval of coherent accumulation, the geometry of the axis of the beam spot is calculated: in each range channel, the direction to the corresponding point lying on the axis of the beam spot relative to the direction of motion of the antenna phase center is determined. To calculate the direction, information is needed on the height of the radar carrier above the surface, the angular orientation of the antenna (calculated from the parameters of the angular orientation of the carrier and the angles of mechanical rotation of the antenna) and the angles of the electron beam deflection. From the ground speed of the phase center of the antenna and the calculated direction to the axis point, the approach speed with this point is determined, and then the Doppler frequency of the signal and the corresponding phase incursion are determined from the approach speed and the wavelength of the emitted signal.
После процедуры сжатия по дальности сигнал в каждом канале дальности сдвигают в частотной области с помощью умножения на гармоническую функцию, компенсирующую фазовый набег вследствие сближения с точкой, лежащей на оси пятна луча ДНА и находящейся в данном канале дальности. Сдвиг сигнала осуществляют таким образом, что доплеровская частота сигналов, отраженных от элементов, находящихся на оси пятна луча диаграммы направленности антенны на картографируемой поверхности, принимает нулевое значение. Описанная процедура приводит сигнал в координатах «дальность - доплеровская частота» к виду, схематически представленному на фиг. 3 (ср. с видом сигнала на фиг. 2).After the range compression procedure, the signal in each range channel is shifted in the frequency domain by multiplying by a harmonic function that compensates for the phase incursion due to approaching a point lying on the axis of the spot of the bottom beam and located in this range channel. The signal is shifted in such a way that the Doppler frequency of the signals reflected from the elements located on the axis of the beam spot of the antenna radiation pattern on the surface to be mapped takes on a zero value. The described procedure brings the signal in the coordinates "range - Doppler frequency" to the form shown schematically in FIG. 3 (cf. with a view of the signal in FIG. 2).
Далее формируются элементы разрешения по доплеровской частоте посредством быстрого преобразования Фурье (БПФ) сигнала, производятся автофокусировка, амплитудное детектирование и усреднение сигнала. Результатом является изображение в координатах «дальность - доплеровская частота», полученное в одном интервале когерентного накопления (интервале синтеза апертуры).Further, the elements of resolution at the Doppler frequency are formed by means of a fast Fourier transform (FFT) of the signal, autofocusing, amplitude detection and signal averaging are performed. The result is an image in the coordinates “range - Doppler frequency” obtained in one interval of coherent accumulation (interval of synthesis of aperture).
Далее производится перевод ДНА по азимуту на угол скольжения, составляющий около полуширины ДНА по азимуту, и повторно формируются элементы разрешения по доплеровской частоте и заносятся в буферную память, тем самым формируется изображение в координатах «дальность - доплеровская частота» в следующем интервале когерентного накопления.Next, the DND is transferred in azimuth to the slip angle, which is about half the width of the DND in azimuth, and the Doppler frequency resolution elements are re-formed and stored in the buffer memory, thereby creating an image in the coordinates “range - Doppler frequency” in the next interval of coherent accumulation.
Указанные выше операции проводят для всех N≥1 интервалов когерентного накопления, образующих парциальный кадр. Затем осуществляют суммирование записанных в буферной памяти амплитуд элементов разрешения по доплеровской частоте в каждом канале дальности скользящим способом поэлементно в массивах размером MN-2/2, где M - число формируемых быстрым преобразованием Фурье элементов разрешения по доплеровской частоте, со скольжением массивов на шаг MN-2/2.The above operations are performed for all N≥1 coherent accumulation intervals forming a partial frame. Then, the amplitudes of the resolution elements for the Doppler frequency recorded in the buffer memory are summed in each range channel in a sliding manner elementwise in arrays of size M N-2 /2, where M is the number of resolution elements for the Doppler frequency generated by the fast Fourier transform, with the arrays sliding by step M N-2 /2.
Для получения полного РЛИ, состоящего из нескольких парциальных кадров, осуществляют перевод полученного изображения из координат «дальность - доплеровская частота» в координаты «дальность - азимут» следующим образом: формируют сетку «дальность - азимут», в которой должно быть сформировано радиолокационное изображение, далее, в соответствии с использованной ранее зависимости величины частотного сдвига от номера канала дальности и номера интервала когерентного накопления, для каждой точки сетки «дальность - азимут» определяют номер парциального кадра, канала дальности и доплеровского фильтра, соответствующие данной точке. Амплитуда сигнала в данной точке сетки «дальность - азимут» в формируемом итоговом радиолокационном изображении принимается равной амплитуде сигнала в найденной точке (точке с найденными номерами парциального кадра, канала дальности и доплеровского фильтра) исходного изображения. В результате такой процедуры, вместо радиолокационного изображения, в котором границы парциальных кадров лежат вдоль радиальных прямых, как показано на Фиг. 4а (β - азимутальный угол), формируется изображение, в котором границы парциальных кадров имеют криволинейную форму и соответствуют реальным границам пятен луча при сканировании антенной. Структура такого радиолокационного изображения проиллюстрирована на фиг. 4б.To obtain a full radar image, consisting of several partial frames, translate the received image from the coordinates “range - Doppler frequency” to the coordinates “range - azimuth” as follows: form a grid “range - azimuth”, in which a radar image should be formed, then , in accordance with the previously used dependence of the frequency shift value on the channel number of the range and the number of the interval of coherent accumulation, for each grid point "range - azimuth" determine the number p rtsialnogo frame, channel Doppler and range filter corresponding to a given point. The amplitude of the signal at a given point of the range-azimuth grid in the resulting final radar image is taken equal to the amplitude of the signal at the found point (the point with the found numbers of the partial frame, range channel and Doppler filter) of the original image. As a result of such a procedure, instead of a radar image in which the boundaries of the partial frames lie along the radial lines, as shown in FIG. 4a (β is the azimuthal angle), an image is formed in which the boundaries of the partial frames have a curved shape and correspond to the real boundaries of the beam spots when scanning the antenna. The structure of such a radar image is illustrated in FIG. 4b.
Завершающей операцией является сжатие динамического диапазона амплитуд элементов разрешения РЛИ для всего изображения, состоящего из парциальных кадров, осуществляющее преобразование амплитуд сигнала в градации яркости элементов разрешения индикатора.The final operation is to compress the dynamic range of the amplitudes of the radar resolution elements for the entire image, consisting of partial frames, converting the signal amplitudes into gradations of the brightness of the resolution elements of the indicator.
Преимущество заявляемого способа перед прототипом продемонстрировано на фиг. 5: на фиг. 5а приведен фрагмент радиолокационного изображения поверхности, составленного по результатам примерно 30 интервалов когерентного накопления, в соответствии с методикой прототипа (на изображении хорошо видны затемненные области в нижней и верхней частях, вследствие чего оно имеет характерную полосатую структуру), а на фиг. 5б - аналогичный фрагмент, но полученный с помощью заявляемого способа.The advantage of the proposed method over the prototype is shown in FIG. 5: in FIG. 5a shows a fragment of a radar image of the surface, compiled from the results of approximately 30 coherent accumulation intervals, in accordance with the prototype methodology (the image clearly shows dark areas in the lower and upper parts, as a result of which it has a characteristic striped structure), and in FIG. 5b is a similar fragment, but obtained using the proposed method.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016118220A RU2617116C1 (en) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | Method for forming a surface image in a radar location with synthesization of antenna aperture with electronic control of a beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016118220A RU2617116C1 (en) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | Method for forming a surface image in a radar location with synthesization of antenna aperture with electronic control of a beam |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2617116C1 true RU2617116C1 (en) | 2017-04-21 |
Family
ID=58643041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016118220A RU2617116C1 (en) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | Method for forming a surface image in a radar location with synthesization of antenna aperture with electronic control of a beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2617116C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709483C1 (en) * | 2019-04-30 | 2019-12-18 | ООО "Когнитив Роботикс" | Method of dynamic variation of capture band width in radar of continuous radiation with synthesis of antenna aperture |
| RU2740782C1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-01-21 | Александр Петрович Сонин | Method of radar surveying of earth and near-earth space by radar with synthesized antenna aperture in band with ambiguous range with selection of moving targets on background of reflections from underlying surface and radar with synthesized antenna aperture for implementation thereof |
| RU2792971C1 (en) * | 2022-06-17 | 2023-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Интеграция новых технологий" | Digital radar signal processing method and high resolution obstacle detection radar |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2308050C1 (en) * | 2006-07-18 | 2007-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова" | Method for measurement of effective dispersion area of ground objects by radar with synthesized antenna aperture |
| US7724176B1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-05-25 | Raytheon Company | Antenna array for an inverse synthetic aperture radar |
| WO2011001141A1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Radar system |
| US7994967B2 (en) * | 2007-10-19 | 2011-08-09 | Technology Service Corporation | Systems and methods for space-time radar imaging |
| RU2468384C1 (en) * | 2011-08-03 | 2012-11-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining speed and direction of ground target using synthetic-aperture radar |
| RU2511216C1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Method of generating image of surface in synthetic aperture radar station |
| RU2526850C2 (en) * | 2012-11-28 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" | Method of obtaining radar image of portion of earth's surface and synthetic aperture radar station (versions) |
-
2016
- 2016-05-10 RU RU2016118220A patent/RU2617116C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2308050C1 (en) * | 2006-07-18 | 2007-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова" | Method for measurement of effective dispersion area of ground objects by radar with synthesized antenna aperture |
| US7994967B2 (en) * | 2007-10-19 | 2011-08-09 | Technology Service Corporation | Systems and methods for space-time radar imaging |
| US7724176B1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-05-25 | Raytheon Company | Antenna array for an inverse synthetic aperture radar |
| WO2011001141A1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Radar system |
| RU2468384C1 (en) * | 2011-08-03 | 2012-11-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining speed and direction of ground target using synthetic-aperture radar |
| RU2526850C2 (en) * | 2012-11-28 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" | Method of obtaining radar image of portion of earth's surface and synthetic aperture radar station (versions) |
| RU2511216C1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Method of generating image of surface in synthetic aperture radar station |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709483C1 (en) * | 2019-04-30 | 2019-12-18 | ООО "Когнитив Роботикс" | Method of dynamic variation of capture band width in radar of continuous radiation with synthesis of antenna aperture |
| RU2740782C1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-01-21 | Александр Петрович Сонин | Method of radar surveying of earth and near-earth space by radar with synthesized antenna aperture in band with ambiguous range with selection of moving targets on background of reflections from underlying surface and radar with synthesized antenna aperture for implementation thereof |
| RU2792971C1 (en) * | 2022-06-17 | 2023-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Интеграция новых технологий" | Digital radar signal processing method and high resolution obstacle detection radar |
| RU2798822C1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-06-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Method for mapping the earth's surface by an airborne radar station with antenna array |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10663571B2 (en) | Radar system and associated apparatus and methods | |
| US5451957A (en) | Radar device for obstacle warning | |
| KR20160002694A (en) | High-resolution stripmap sar imaging | |
| JP6054435B2 (en) | Enhanced imaging system | |
| RU2617116C1 (en) | Method for forming a surface image in a radar location with synthesization of antenna aperture with electronic control of a beam | |
| EP3460505A1 (en) | Weather radar device | |
| RU2627958C1 (en) | Method for forming direction diagram by digital antenna array | |
| Pastina et al. | MIMO distributed imaging of rotating targets for improved 2-D resolution | |
| RU2511216C1 (en) | Method of generating image of surface in synthetic aperture radar station | |
| Schvartzman et al. | Distributed beams: Concept of operations for polarimetric rotating phased array radar | |
| CN111025256A (en) | Method and system for detecting weak vital sign signals of airborne radar | |
| CN110879391B (en) | Radar image data set manufacturing method based on electromagnetic simulation and missile-borne echo simulation | |
| CN101059563B (en) | Synthetic aperture radar impulse phase shift method | |
| JP2014048273A (en) | Weather radar device, phased array radar device and observation sequence preparation method | |
| KR102394240B1 (en) | A method for generating a ground observation image of an area using a radar having a composite aperture | |
| US20130106649A1 (en) | Methods and apparatus for wide area synthetic aperture radar detection | |
| Bezvesilniy et al. | Synthetic aperture radar systems for small aircrafts: Data processing approaches | |
| RU2614041C1 (en) | Method for generating image of the ground surface in radar station with antenna aperture synthesis | |
| RU2709484C1 (en) | Method of obtaining three-dimensional image in radar of frontal-view with synthesis of antenna aperture | |
| RU2709623C1 (en) | Method of obtaining a three-dimensional image in a side-scan radar with synthesizing an antenna aperture | |
| RU2528169C1 (en) | Method of forming radar image of surface using on-board radar set installed on moving aircraft | |
| US6356227B1 (en) | Smearing compensation apparatus for a radar system | |
| RU2309425C2 (en) | Method of forming calibration data for radio direction finder/ range finder (versions) | |
| RU2640406C1 (en) | Method of ground mapping of onboard radar in front review sector | |
| RU2626012C1 (en) | Method of ground mapping by airborne radar |