[go: up one dir, main page]

RU2211461C2 - Technique of synthesis of radar image and facility for its embodiment - Google Patents

Technique of synthesis of radar image and facility for its embodiment Download PDF

Info

Publication number
RU2211461C2
RU2211461C2 RU2001116248A RU2001116248A RU2211461C2 RU 2211461 C2 RU2211461 C2 RU 2211461C2 RU 2001116248 A RU2001116248 A RU 2001116248A RU 2001116248 A RU2001116248 A RU 2001116248A RU 2211461 C2 RU2211461 C2 RU 2211461C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
radar
synthesis
signal
Prior art date
Application number
RU2001116248A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001116248A (en
Inventor
Ю.В. Опаленов
А.А. Потапов
Original Assignee
Институт радиотехники и электроники РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт радиотехники и электроники РАН filed Critical Институт радиотехники и электроники РАН
Priority to RU2001116248A priority Critical patent/RU2211461C2/en
Publication of RU2001116248A publication Critical patent/RU2001116248A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2211461C2 publication Critical patent/RU2211461C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radiolocation, radar means to scan ground surface, cartography, geodesy, radar photogrammetry, civil aviation, coastal navigation, river navigation. SUBSTANCE: technical result of technique lies in provision for independence of process of synthesis of radar image from trajectory and parameters of movement, phase of input signal, range and parameters of antenna system, in provision for same resolution in all directions on synthesized radar image of sounded region equal to radial resolution of sounding signal independent of azimuthal width of beam of antenna directional pattern. Essence of proposed technique consists in complexion of computation environment invariant to trajectory and parameters of movement and ensuring noncoherent synthesis of radar image of sounded region. Received radar signal is detected by amplitude, spectrum is computed by radial channels, spectral components are weighed and converted to spectrum, raster is formed and elements of raster are accumulated. EFFECT: provision for independence of process of synthesis of radar image from trajectory and parameters of movement. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным средствам обзора земной поверхности, и может быть использовано в картографии, геодезии, радиолокационной фотограмметрии, в гражданской авиации, в прибрежном мореплавании и в речном судовождении, в картосличительной навигации. The invention relates to the field of radar, in particular to radar means for surveying the earth's surface, and can be used in cartography, geodesy, radar photogrammetry, in civil aviation, in coastal navigation and river navigation, in map-matching navigation.

Известны способ радиолокационного обзора земной поверхности и устройство для его осуществления, реализованные в [1]. Этот способ основан на использовании радиальной разрешающей способности, определяемой шириной спектра зондирующего сигнала, и тангенциальной разрешающей способности, определяемой азимутальной шириной луча диаграммы направленности сканирующей антенной системы. A known method of radar survey of the earth's surface and a device for its implementation, implemented in [1]. This method is based on the use of radial resolution, determined by the spectral width of the probe signal, and tangential resolution, determined by the azimuthal beam width of the radiation pattern of the scanning antenna system.

Устройство для осуществления этого способа реализовано в метеонавигационной РЛС "Гроза-М" ([1], стр. 188, рис. 9.2). Оно состоит из узконаправленной в азимутальной плоскости сканирующей антенной системы, приемно-передающего блока и индикаторного блока. A device for implementing this method is implemented in the weather storm radar "Thunderstorm-M" ([1], p. 188, Fig. 9.2). It consists of a scanning antenna system narrowly oriented in the azimuthal plane, a transmitting and receiving unit, and an indicator unit.

Недостатком указанных способа и устройства являются низкая разрешающая способность, зависимость линейной угловой разрешающей способности от дальности и от горизонтального размера раскрыва антенной системы, а также отсутствие совместной обработки результатов зондирования с целью повышения разрешающей способности на формируемом радиолокационном изображении зондируемой области. The disadvantage of this method and device is the low resolution, the linear angular resolution depending on the range and horizontal aperture of the antenna system, as well as the lack of joint processing of the sensing results in order to increase the resolution on the generated radar image of the probed area.

Наиболее близкими к заявленному техническому решению синтеза радиолокационного изображения зондируемой области, принятыми в качестве прототипа, являются способ и устройство синтеза искусственного раскрыва (апертуры) антенны, реализованные в [2]. Этот способ основан на когерентном накоплении при последовательном зондировании отраженных с фиксированной дальности сигналов, принятых в процессе движения в направлении, не совпадающем с направлением зондирования. Для обеспечения когерентности способ требует вычисления и компенсации набега фазы несущей частоты, обусловленного этим движением, и состоит в том, что 1) для каждой дальности t формируют комплексную опорную функцию

Figure 00000002
, 2) входной комплексный сигнал
Figure 00000003
, отраженный с дальности t при n-ом зондировании умножают на сформированную комплексную опорную функцию, 3) для каждой дальности f по всем зондированиям n над произведениями осуществляют быстрое преобразование Фурье (БПФ), 4) полученные компоненты спектра детектируют по амплитуде и результат выдают на выход:
Figure 00000004

где J(q, t) - выходной сигнал,
q - тангенциальная координата синтезируемой точки растра (спектральный компонент БПФ или азимут),
t - радиальная координата синтезируемой точки растра или дальность,
n -порядковый номер зондирования,
M - количество зондирований, по которым осуществляется синтез,
Figure 00000005
- входной комплексный сигнал,
Figure 00000006
- комплексная опорная функция,
s(t), s'(t), s"(t) - траектория движения и ее временные производные,
|•| - модуль от выражения, обозначенного точкой.Closest to the claimed technical solution for the synthesis of the radar image of the probed region, adopted as a prototype, are the method and device for the synthesis of artificial aperture (aperture) of the antenna, implemented in [2]. This method is based on coherent accumulation during sequential sounding of signals reflected from a fixed range, received during movement in a direction that does not coincide with the direction of sounding. To ensure coherence, the method requires calculation and compensation of the phase incursion of the carrier frequency due to this movement, and consists in the fact that 1) a complex reference function is formed for each range t
Figure 00000002
, 2) input complex signal
Figure 00000003
reflected from a range t during the n-th sounding is multiplied by the formed complex reference function, 3) for each range f over all soundings n over the products, a fast Fourier transform (FFT) is performed, 4) the obtained spectrum components are detected by amplitude and the result is output :
Figure 00000004

where J (q, t) is the output signal,
q is the tangential coordinate of the synthesized raster point (spectral component of the FFT or azimuth),
t is the radial coordinate of the synthesized raster point or range,
n is the ordinal number of sounding,
M is the number of soundings by which the synthesis is carried out,
Figure 00000005
- input complex signal
Figure 00000006
- complex support function,
s (t), s' (t), s "(t) - the trajectory of motion and its temporal derivatives,
| • | - the module of the expression indicated by a dot.

Устройство для осуществления этого способа представлено на фиг.1 в виде фрагмента, выделенного штриховым прямоугольником. Оно состоит из формирователя опорной функции 1, комплексного умножителя 2, блока быстрого преобразования Фурье (БПФ) 3, амплитудного детектора 4. A device for implementing this method is presented in figure 1 in the form of a fragment highlighted by a dashed rectangle. It consists of a support function former 1, a complex multiplier 2, a fast Fourier transform (FFT) block 3, an amplitude detector 4.

Указанные блоки соединены следующим образом: первый вход комплексного умножителя 2 является входом устройства, второй вход его соединен с выходом формирователя опорной функции 1, выход комплексного умножителя 2 соединен с входом блока БПФ 3, а выход блока БПФ 3 соединен с входом амплитудного детектора 4, выход которого является выходом устройства. These blocks are connected as follows: the first input of the complex multiplier 2 is the input of the device, its second input is connected to the output of the driver of the support function 1, the output of the complex multiplier 2 is connected to the input of the FFT 3, and the output of the FFT 3 is connected to the input of the amplitude detector 4, the output which is the output of the device.

Недостатком указанных способа и устройства является узкая область применения, обусловленная обязательным несовпадением направления зондирования с направлением движения, необходимостью движения при зондировании в процессе синтеза, обязательным требованием высокоточного вычисления опорной функции, необходимостью реализации компенсации движения путем учета приращения фазы несущей частоты с ошибкой менее одной восьмой доли длины волны зондирующего сигнала (критерий Релея), обязательной комплексностью опорной функции и входного сигнала, зависимостью опорной функции от траектории и динамических параметров движения. Недостатком указанных способа и устройства являются также зависимость синтезируемого углового (поперечного к направлению зондирования) разрешения от радиальной дальности, от азимутальной ширины луча антенной системы, а также наличие бликов, маскирующих синтезированное изображение, и требование фильтрации их. The disadvantage of these methods and devices is the narrow scope, due to the mandatory mismatch of the direction of sounding with the direction of motion, the need for movement during sounding during the synthesis, the mandatory requirement of high-precision calculation of the reference function, the need to implement motion compensation by taking into account the increment of the carrier frequency phase with an error of less than one eighth the wavelength of the probe signal (Rayleigh test), the mandatory complexity of the reference function and the input signal ala, addiction support function of the trajectory and dynamic motion parameters. The disadvantage of the indicated method and device is also the dependence of the synthesized angular (transverse to the sounding direction) resolution on the radial range, on the azimuthal beam width of the antenna system, as well as the presence of glare masking the synthesized image, and their filtering requirement.

Целью настоящего изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности синтеза при зондировании как в неподвижном состоянии, так и в движении, устранения необходимости высокоточной фазовой компенсации движения при синтезе, замены когерентной обработки комплексного входного сигнала с учетом фазы несущей частоты на некогерентную обработку вещественного сигнала, устранения зависимости опорной функции от времени, траектории и параметров движения, упрощения опорной функции до вещественных констант, обеспечения возможности хранения заранее вычисленного образца вещественной опорной функции в цифровом постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) и пригодного для всех реально возможных случаев. Кроме того, целью является обеспечение независимости возможности синтезирования от угла между направлением зондирования и направлением движения, устранение зависимости от дальности угловой (поперечной) разрешающей способности на синтезированном радиолокационном изображении зондируемой области, реализация в двух ортогональных направлениях на радиолокационном синтезированном изображении зондируемой области одинакового разрешения, равного радиальной разрешающей способности зондирующего сигнала, обеспечение независимости синтезированного разрешения от азимутальной ширины луча диаграммы направленности антенны и устранение бликов на синтезированном изображении. The aim of the present invention is to expand the scope by providing the possibility of synthesis when probing both in a stationary state and in motion, eliminating the need for high-precision phase compensation of motion during synthesis, replacing the coherent processing of the complex input signal taking into account the phase of the carrier frequency by incoherent processing of the material signal, eliminating the dependence of the support function on time, trajectory and motion parameters, simplification of the support function to real constants, providing the possibility of storing a pre-calculated sample of the real support function in a digital read-only memory (ROM) and suitable for all really possible cases. In addition, the goal is to ensure the independence of the possibility of synthesis from the angle between the direction of sounding and the direction of motion, to eliminate the dependence on the range of the angular (transverse) resolution on the synthesized radar image of the probed region, to realize in two orthogonal directions on the radar synthesized image of the probed region the same resolution equal to radial resolution of the probe signal, ensuring synthesis independence the resolved resolution from the azimuthal beam width of the antenna pattern and the elimination of glare in the synthesized image.

Поставленная цель достигается тем, что в способе область зондируют в направлении, не совпадающем с направлением движения, формируют высокоточную комплексную опорную функцию, зависящую от времени (дальности), траектории и динамических параметров движения, отраженные комплексные входные сигналы одноименных радиальных (дальностных) каналов всех зондирующих посылок умножают на вычисляемую в процессе движения комплексную опорную функцию, результаты обрабатывают совместно с применением дискретного финитного преобразования Фурье, затем детектируют по амплитуде и результат выдают на выход, согласно изобретению входной отраженный сигнал независимо от направления зондирования и направления движения детектируют по амплитуде, далее для каждой зондирующей посылки по всем регистрируемым радиальным каналам вычисляют спектр дискретным финитным преобразованием Фурье, умножают вычисленные комплексные спектральные компоненты на инвариантную ко всем ситуациям вещественную опорную функцию, не зависящую от времени, траектории и динамических параметров движения, обращают произведения обратным дискретным финитным преобразованием Фурье, результат детектируют по амплитуде и образованную в результате выходную последовательность сигналов радиальных каналов трансформируют в двумерный матричный сигнал. Затем каждый элемент матричного сигнала накапливают, суммируя одноименные элементы матричных сигналов всех зондирований. This goal is achieved by the fact that in the method the region is probed in a direction that does not coincide with the direction of movement, a highly accurate complex reference function is formed, which depends on the time (range), trajectory and dynamic parameters of the movement, reflected complex input signals of the same radial (range) channels of all probing the parcels are multiplied by the complex support function calculated during the motion, the results are processed together with the use of the discrete finite Fourier transform, then the amplitude is detected and the result is output, according to the invention, the reflected reflected signal, regardless of the direction of sounding and the direction of motion, is detected by the amplitude, then for each sounding package, the spectrum is calculated by all discrete radial channels with a discrete compact Fourier transform, the calculated complex spectral components are multiplied by an invariant in all situations, a real support function independent of time, trajectory, and dynamic parameters of motion is inverted maintaining the inverse discrete finite Fourier transform, the result is detected by amplitude and the resulting output sequence of radial channel signals is transformed into a two-dimensional matrix signal. Then each element of the matrix signal is accumulated by summing the same elements of the matrix signals of all soundings.

В импульсной радиолокации с применением временной дискретизации входного сигнала уравнение синтеза может быть представлено в дискретном виде:

Figure 00000007

где M - число зондирований,
q= q(x, y) - закон подстановки индекса при формировании растровой функции,
Figure 00000008
- дискретное финитное преобразование Фурье функции дискретного аргумента p, обозначенной (•), λ - номер спектрального дискретного компонента, N - число регистрируемых радиальных каналов,
F -1 {•} - обратное дискретное финитное преобразование Фурье по дискретному спектральному аргументу λ,
H(λ) - вещественная опорная функция.In pulsed radar using time sampling of the input signal, the synthesis equation can be represented in discrete form:
Figure 00000007

where M is the number of soundings,
q = q (x, y) is the law of index substitution during the formation of the raster function,
Figure 00000008
is the discrete finite Fourier transform of the function of the discrete argument p denoted by (•), λ is the number of the spectral discrete component, N is the number of recorded radial channels,
F -1 {•} is the inverse discrete compactly supported Fourier transform with respect to the discrete spectral argument λ,
H (λ) is a real support function.

Новым в предложенном способе по сравнению с прототипом является амплитудное детектирование входного сигнала, открывающее некогерентный путь синтеза с применением спектральной обработки радиальных каналов одного зондирования, умножения спектральных компонентов на вещественную опорную функцию, заранее вычисленную и не зависящую от параметров движения, обращения спектра, амплитудного детектирования, формирования парциального радиолокационного изображения зондируемой области в виде матричного сигнала подстановкой q=q(x, y), сопоставляющей каждому радиальному каналу с номером q линии в координатах растра (x, y), и, наконец, накопления элементов матричного сигнала по зондирующим посылкам и выдачи результатов накопления на выход. Вся обработка принятого сигнала как по радиальным каналам, так и по зондирующим посылкам осуществляется некогерентно, опорная функция не зависит от условий синтезирования, а элементы разрешения растра имеют разрешающую способность во всех направлениях равную радиальной. New in the proposed method in comparison with the prototype is the amplitude detection of the input signal, which opens an incoherent synthesis path using spectral processing of the radial channels of one probe, multiplying the spectral components by a real reference function, previously calculated and independent of the parameters of motion, spectrum inversion, amplitude detection, of forming a partial radar image of the probed region in the form of a matrix signal by substituting q = q (x, y), comparing each radial channel with line number q in the coordinates of the raster (x, y), and, finally, the accumulation of elements of the matrix signal by sounding premises and the output of the accumulation results to the output. All processing of the received signal both through the radial channels and through the probe bursts is incoherent, the reference function does not depend on the synthesis conditions, and the raster resolution elements have a radial resolution in all directions.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве синтеза радиолокационного изображения зондируемой области (в штриховом прямоугольнике фиг. 1), содержащем формирователь опорной функции 1, комплексный умножитель 2, блок быстрого преобразования Фурье (БПФ) 3 и амплитудный детектор 4, причем первый вход комплексного умножителя 2 является входом устройства, второй вход его соединен с выходом формирователя опорной функции 1, выход комплексного умножителя 2 соединен с входом блока БПФ 3, а выход блока БПФ 3 соединен с входом амплитудного детектора 4, выход которого является выходом устройства, согласно изобретению формирователь опорной функции 1 выполнен в виде ПЗУ, дополнительно введен амплитудный детектор 5, блок БПФ 6, формирователь растра 7 и накопитель 8, причем вход амплитудного детектора 5 является входом устройства, выход амплитудного детектора 5 соединен с входом блока БПФ 6, выход его соединен с первым входом комплексного умножителя 2, выход амплитудного детектора 4 соединен с входом блока формирования растра 7, выход формирователя растра соединен с входом накопителя 8, выход которого является выходом устройства. This goal is also achieved by the fact that in the device for the synthesis of the radar image of the probed region (in the dashed rectangle of Fig. 1), containing the driver of the support function 1, the complex multiplier 2, the fast Fourier transform (FFT) 3 and the amplitude detector 4, the first input of the complex the multiplier 2 is the input of the device, its second input is connected to the output of the former of the support function 1, the output of the complex multiplier 2 is connected to the input of the FFT 3, and the output of the FFT 3 is connected to the input of the amplitude d 4, the output of which is the output of the device, according to the invention, the driver of the reference function 1 is made in the form of a ROM, an amplitude detector 5, an FFT unit 6, a raster driver 7 and a drive 8 are additionally introduced, the input of the amplitude detector 5 being the input of the device, the output of the amplitude detector 5 connected to the input of the FFT 6, its output is connected to the first input of the complex multiplier 2, the output of the amplitude detector 4 is connected to the input of the raster forming unit 7, the output of the raster former is connected to the input of the drive 8 whose output is the output of the device.

Новым в предложенном устройстве по сравнению с прототипом является включение на первом входе комплексного умножителя 2 дополнительно амплитудного детектора 5, вход которого является входом устройства, и последовательно соединенного с ним блока БПФ 6, исполнение формирователя опорной функции 1 в виде ПЗУ и включение после амплитудного детектора 4 последовательно соединенных формирователя растра 7 и накопителя 8, выход которого является выходом устройства (фиг.1). New in the proposed device compared to the prototype is the inclusion at the first input of the complex multiplier 2 of an additional amplitude detector 5, the input of which is the input of the device, and the FFT block 6 connected in series with it, the execution of the driver of the support function 1 in the form of a ROM and the inclusion after the amplitude detector 4 serially connected shaper raster 7 and drive 8, the output of which is the output of the device (figure 1).

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в известном способе синтеза радиолокационного изображения зондируемой области синтезируют искусственную апертуру антенны, совместно обрабатывая когерентно одноименные радиальные каналы разных зондирующих посылок с учетом траектории и параметров движения, а это сужает луч в плоскости движения, повышая угловую разрешающую способность. The essence of the proposed method consists in the fact that in the known method for synthesizing the radar image of the probed region, an artificial aperture of the antenna is synthesized, co-processing the coherent same-name radial channels of different sounding packages taking into account the trajectory and parameters of movement, and this narrows the beam in the plane of motion, increasing the angular resolution.

Однако в синтезированном луче сохраняется зависимость линейной угловой разрешающей способности от дальности и на радиолокационном изображении появляются блики, что приводит к маскированию и искажению радиолокационного изображения относительно реального. Кроме того, для когерентного накопления требуется высокоточное вычисление в реальном масштабе времени комплексной опорной функции для каждого радиального канала в каждом зондировании. However, in the synthesized beam, the linear angular resolution depends on the range and glare appears on the radar image, which leads to masking and distortion of the radar image relative to the real one. In addition, coherent accumulation requires highly accurate real-time calculation of the complex reference function for each radial channel in each sounding.

В настоящей заявке осуществляют непосредственный синтез элементов разрешения всего растра, обрабатывая некогерентно совместно сигналы радиальных каналов, принадлежащие одному зондированию, и затем усредняя результаты по всем зондированиям. In the present application, direct synthesis of the resolution elements of the entire raster is carried out, processing radially channel signals belonging to one sounding incoherently together, and then averaging the results over all soundings.

Сущность предлагаемого устройства состоит в комплексировании вычислительной среды, инвариантной к траектории и параметрам движения, обеспечивающей некогерентный синтез радиолокационного изображения зондируемой области. The essence of the proposed device is to integrate a computing environment that is invariant to the trajectory and motion parameters, providing incoherent synthesis of the radar image of the probed area.

Предлагаемый способ синтеза радиолокационного изображения включает следующую последовательность операций: а) детектируют по амплитуде входной сигнал, б) вычисляют спектр продетектированного входного сигнала, в) умножают компоненты вычисленного спектра на универсальную вещественную опорную функцию, г) обращают скорректированный умножением спектр в радиальные каналы, д) детектируют по амплитуде радиальные каналы, е) преобразуют результаты детектирования в двумерный матричный сигнал (растр), ж) накапливают элементы матричного сигнала по зондирующим посылкам и выдают на выход результаты накопления. The proposed method for synthesizing a radar image includes the following sequence of operations: a) the input signal is detected by amplitude, b) the spectrum of the detected input signal is calculated, c) the components of the calculated spectrum are multiplied by the universal real reference function, d) the spectrum corrected by multiplication is converted into radial channels, e) detect radial channels in amplitude, e) convert the detection results into a two-dimensional matrix signal (raster), g) accumulate elements of the matrix signal of probing parcels and outputs the accumulation results.

Устройство синтеза радиолокационного изображения работает следующим образом: входной комплексный сигнал в виде временной последовательности радиальных (дальностных) каналов детектируют по амплитуде в блоке 5, полученный на выходе блока 5 вещественный сигнал трансформируют в блоке БПФ 6 в спектр по радиальным каналам, спектральные компоненты умножают в блоке 2 на универсальную вещественную опорную функцию, хранящуюся в блоке ПЗУ 1, последовательность скорректированных умножением спектральных компонентов обращают в радиальные каналы в блоке 3 обратного финитного дискретного преобразования Фурье, обращенный в блоке 3 сигнал детектируют по амплитуде в блоке 4, результат детектирования преобразуют в блоке 7 в двумерный матричный сигнал (растр), растровый сигнал накапливают по зондирующим посылкам в блоке 8 и накопленные результаты подают на выход устройства. The radar image synthesis device operates as follows: the input complex signal in the form of a time sequence of radial (range) channels is detected by amplitude in block 5, the material signal obtained at the output of block 5 is transformed in the FFT block 6 into a spectrum along radial channels, the spectral components are multiplied in the block 2 to the universal real support function stored in the ROM unit 1, the sequence of multiplication-corrected spectral components is turned into radial channels in in block 3 of the inverse finite discrete Fourier transform, the signal inverted in block 3 is detected by the amplitude in block 4, the detection result is converted in block 7 into a two-dimensional matrix signal (raster), the raster signal is accumulated by the probe bursts in block 8, and the accumulated results are fed to the output of the device .

На фиг.1 приведена структурная схема заявленного устройства синтеза радиолокационного изображения, на котором устройство, выбранное в качестве прототипа, выделено штриховым прямоугольником. Figure 1 shows the structural diagram of the claimed device for the synthesis of radar images, on which the device selected as a prototype is highlighted by a dashed rectangle.

Проверка сущности изобретения была проведена методом математического моделирования устройства и способа на ПЭВМ NEC VERSA М/75, выполненной на процессоре 486. Модель входного сигнала представляла последовательность радиальных (дальностных) каналов, каждый из которых получен суммированием пикселов в выбранной целеуказанием круговой области на оцифрованном аэрофотоснимке. Таким образом, линейная угловая разрешающая способность датчика сигналов предполагалась равной диаметру области. На фиг.2 приведена распечатка экрана монитора, где представлен тестовый аэрофотоснимок местности. При синтезе радиолокационный сигнал реконструировался по этому фотоснимку. Число радиальных каналов, участвующих в синтезе, равнялось 201, число зондирований - 128. Углы визирования при зондировании располагались эквидистантно в диапазоне от 0 до π.. Результат верификации представлен на фиг.3. Один образец сигнала (из 128 участвующих в синтезе радиолокационного изображения) показан на фиг.4, где более гладкая пунктирная кривая представляет собой радиальные каналы имитируемого входного радиолокационного сигнала, а изрезанная - результат обработки до формирования растра. The essence of the invention was verified by mathematical modeling of the device and method on a NEC VERSA M / 75 PC, executed on processor 486. The input signal model was a sequence of radial (range) channels, each of which was obtained by summing the pixels in the selected target designation of the circular region in the digitized aerial photograph. Thus, the linear angular resolution of the signal sensor was assumed to be equal to the diameter of the region. Figure 2 shows the printout of the monitor screen, which presents a test aerial view of the area. In the synthesis, the radar signal was reconstructed from this photograph. The number of radial channels involved in the synthesis was 201, the number of soundings was 128. The sensing angles during the sounding were equidistant in the range from 0 to π. The verification result is shown in Fig. 3. One signal sample (out of 128 involved in the synthesis of the radar image) is shown in Fig. 4, where the smoother dashed curve represents the radial channels of the simulated input radar signal, and the rugged one is the result of processing before the formation of the raster.

При реализации предлагаемых способа и устройства синтеза радиолокационного изображения устанавливается блок для цифровой обработки сигналов "Багет-25" [3] в многомашинной конфигурации, состоящий из программируемых процессоров сигналов (ППС) (до 19 штук) и управляющего вычислительного устройства (УВУ), объединенных общей магистралью обмена VME (Virtual Machine Environment). ППС состоит из модуля обработки сигналов БТ55-201А производительностью не менее 50 Mflops или 5 млн "бабочек", модуля буферизации данных БТ55-401А, обеспечивающего прием, буферизацию и коммутацию внутренних (8 разрядов) и внешних (32 разряда) информационных потоков и модуля процессора данных БТ55-202А, предназначенного для управления процессом работы ППС в целом. Функциональный состав конфигурации следующий:
блок 1 - модуль БТ63-201 (БИС Flash-памяти, 48 Мбайт, системная шина VME),
блок 2 - ППС (50 Mflops),
блок 3 - ППС (5 млн "бабочек"),
блок 4 - ППС (50 Mflops),
блок 5 - ППС (5 млн "бабочек"),
блок 6 - ППС (50 MFlops),
блок 7 - ППС (50 MFlops),
блок 8 - ППС (50 Mflops).
When implementing the proposed method and device for synthesizing a radar image, a Baguette-25 digital signal processing unit [3] is installed in a multi-machine configuration, consisting of programmable signal processors (PPPs) (up to 19 pieces) and a control computing device (UVU), united by a common VME interchange backbone (Virtual Machine Environment). The faculty consists of a BT55-201A signal processing module with a capacity of at least 50 Mflops or 5 million butterflies, a BT55-401A data buffering module that provides reception, buffering and switching of internal (8 bits) and external (32 bits) information flows and a processor module BT55-202A data, designed to control the process of the teaching staff as a whole. The functional composition of the configuration is as follows:
block 1 - BT63-201 module (LSI Flash-memory, 48 MB, VME system bus),
block 2 - PPP (50 Mflops),
block 3 - faculty (5 million butterflies),
block 4 - PPP (50 Mflops),
block 5 - PPS (5 million butterflies),
block 6 - PPP (50 MFlops),
block 7 - PPP (50 MFlops),
block 8 - PPP (50 Mflops).

Для совместного функционирования модулей в составе устройства синтеза радиолокационного изображения устройство комплексируется УВУ. For the joint functioning of the modules as part of a radar image synthesis device, the device is integrated with a UVU.

Технический результат использования предложенных способа и устройства по сравнению с прототипом состоит в том, что устраняется зависимость возможности синтезирования радиолокационного изображения от угла между направлением зондирования и направлением движения, устраняется требование обязятельности движения во время синтезирования, устраняется зависимость разрешающей способности на синтезированном радиолокационном изображении местности от координат синтезированного растра, обеспечивается равенство продольного и поперечного синтезированных разрешений радиальной разрешающей способности радиолокационного зондирующего сигнала, упрощается аппаратная реализация в силу некогерентной обработки сигнала, вещественности опорной функции и независимости ее от траектории и параметров движения, что может быть использовано в картографии, геодезии, радиолокационной фотограмметрии, в гражданской авиации, в прибрежном мореплавании и в речном судовождении, в картосличительиой навигации. The technical result of using the proposed method and device in comparison with the prototype is that the dependence of the possibility of synthesizing a radar image on the angle between the direction of sounding and the direction of movement is eliminated, the requirement of mandatory motion during synthesis is eliminated, the dependence of resolution on the synthesized radar image of the area is eliminated from the coordinates synthesized raster, equality of longitudinal and transverse with of the integrated resolutions of the radial resolution of the radar probe signal, the hardware implementation is simplified due to incoherent signal processing, the materiality of the support function and its independence from the trajectory and motion parameters, which can be used in cartography, geodesy, radar photogrammetry, in civil aviation, in coastal navigation and in river navigation, in map matching navigation.

Литература
1. Радиолокационные системы воздушных судов, под редакцией КТН П.С. Давыдова, М.: Транспорт, 1988.
Literature
1. Aircraft radar systems, edited by KTN P.S. Davydova, Moscow: Transport, 1988.

2. В. Н. Антипов, В.Т. Горяинов и др. (9 соавторов), Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны, М.: Радио и связь, 1988. 2. V.N. Antipov, V.T. Goryainov et al. (9 co-authors), Radar stations with digital synthesis of the antenna aperture, M .: Radio and communication, 1988.

3. "БАГЕТ" семейство ЭВМ для специальных применений, каталог продукции конструкторского бюро "Корунд-М", издание третье, тел.: 277 27 10, факс: (095) 274 00 77, Москва, 2000 г. 3. "BAGET" family of computers for special applications, product catalog of the Corund-M design bureau, third edition, tel .: 277 27 10, fax: (095) 274 00 77, Moscow, 2000

Claims (2)

1. Способ синтеза радиолокационного изображения, заключающийся в том, что принимают входной комплексный сигнал (n, t) с дальности t в зондировании n, отличающийся тем, что входной комплексный сигнал (n, t) детектируют по амплитуде, затем обрабатывают дискретным преобразованием Фурье по дальности t, спектральные комплексные компоненты умножают на вещественную опорную функцию, не зависящую от времени, траектории и динамических параметров движения, результат подвергают обратному дискретному преобразовнию Фурье, детектируют по амплитуде, преобразуют в двумерный матричный сигнал, каждый элемент матричного сигнала накапливают по зондированиям n и результирующий матричный сигнал выдают на выход. 1. A method for synthesizing a radar image, which consists in receiving an input complex signal (n, t) from a range t in sounding n, characterized in that the input complex signal (n, t) is detected by amplitude, then processed by a discrete Fourier transform range t, the spectral complex components are multiplied by a real reference function independent of time, trajectory and dynamic parameters of motion, the result is subjected to the inverse discrete Fourier transform, detected by amplitude, They are plotted into a two-dimensional matrix signal, each element of the matrix signal is accumulated by soundings n, and the resulting matrix signal is output. 2. Устройство синтеза радиолокационного изображения, содержащее формирователь опорной функции 1, комплексный умножитель 2, блок быстрого преобразования Фурье (БПФ) 3, амплитудный детектор 4, причем выход формирователя опорной функции 1 соединен со вторым входом комплексного умножителя 2, выход которого соединен с последовательно соединенными блоками БПФ 3 и амплитудным детектором 4, отличающееся тем, что формирователь опорной функции 1 выполнен в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), дополнительно введены амплитудный детектор 5 и блок БПФ 6, соединенные последовательно с первым входом комплексного умножителя 2, причем вход амплитудного детектора 5 является входом устройства, дополнительно введены и последовательно соединены с выходом амплитудного детектора 4 формирователь двумерного матричного сигнала 7 и накопитель 8, выход которого является выходом устройства. 2. A radar image synthesis device comprising a reference function generator 1, a complex multiplier 2, a fast Fourier transform unit (FFT) 3, an amplitude detector 4, and the output of the reference function generator 1 is connected to the second input of the complex multiplier 2, the output of which is connected to series-connected FFT blocks 3 and amplitude detector 4, characterized in that the driver of the support function 1 is made in the form of read-only memory (ROM), an amplitude detector 5 and FFT unit 6, connected in series with the first input of the complex multiplier 2, and the input of the amplitude detector 5 being the input of the device, are additionally introduced and connected in series with the output of the amplitude detector 4, a two-dimensional matrix signal generator 7 and a drive 8, the output of which is the output of the device.
RU2001116248A 2001-06-18 2001-06-18 Technique of synthesis of radar image and facility for its embodiment RU2211461C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001116248A RU2211461C2 (en) 2001-06-18 2001-06-18 Technique of synthesis of radar image and facility for its embodiment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001116248A RU2211461C2 (en) 2001-06-18 2001-06-18 Technique of synthesis of radar image and facility for its embodiment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001116248A RU2001116248A (en) 2003-05-27
RU2211461C2 true RU2211461C2 (en) 2003-08-27

Family

ID=29245551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001116248A RU2211461C2 (en) 2001-06-18 2001-06-18 Technique of synthesis of radar image and facility for its embodiment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2211461C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2287879C2 (en) * 2005-02-16 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод Method for increasing the radar resolving power in range and azimuth
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
RU180088U1 (en) * 2016-06-21 2018-06-04 Открытое акционерное общество "Научный центр прикладной электродинамики" DEVICE FOR CONSTRUCTING A RADAR IMAGE USING A RADAR STATION WITH A SYNTHESIZED Aperture
CN111505628A (en) * 2020-04-29 2020-08-07 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 Detection and identification method for underground cable imaging based on ground penetrating radar

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2129286C1 (en) * 1997-11-26 1999-04-20 Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации Radar with inverse synthetic aperture
RU2149423C1 (en) * 1999-03-29 2000-05-20 Ерохин Михаил Юрьевич Procedure of correction of uncontrolled phase distortions of path signal of radar with synthetic aperture
US6166678A (en) * 1999-09-07 2000-12-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Fourier-transform-based adaptive radio interference mitigation
EP1065518A3 (en) * 1999-06-26 2001-07-04 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. High resolution SAR

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2129286C1 (en) * 1997-11-26 1999-04-20 Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации Radar with inverse synthetic aperture
RU2149423C1 (en) * 1999-03-29 2000-05-20 Ерохин Михаил Юрьевич Procedure of correction of uncontrolled phase distortions of path signal of radar with synthetic aperture
EP1065518A3 (en) * 1999-06-26 2001-07-04 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. High resolution SAR
US6166678A (en) * 1999-09-07 2000-12-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Fourier-transform-based adaptive radio interference mitigation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНТИПОВ В.Н. и др. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны. - М.: Радио и связь, 1988, с. 143-162. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2287879C2 (en) * 2005-02-16 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод Method for increasing the radar resolving power in range and azimuth
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
RU180088U1 (en) * 2016-06-21 2018-06-04 Открытое акционерное общество "Научный центр прикладной электродинамики" DEVICE FOR CONSTRUCTING A RADAR IMAGE USING A RADAR STATION WITH A SYNTHESIZED Aperture
CN111505628A (en) * 2020-04-29 2020-08-07 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 Detection and identification method for underground cable imaging based on ground penetrating radar
CN111505628B (en) * 2020-04-29 2022-06-03 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 Detection and identification method for underground cable imaging based on ground penetrating radar

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU579069B2 (en) Imaging doppler interferometer
US4717916A (en) High resolution imaging doppler interferometer
US5016018A (en) Aperture synthesized radiometer using digital beamforming techniques
EP2930532B1 (en) Simultaneous forward and inverse synthetic aperture imaging ladar
US20030071751A1 (en) Ocean surface current mapping with bistatic HF radar
Cantalloube et al. Multiscale local map-drift-driven multilateration SAR autofocus using fast polar format image synthesis
JP2590689B2 (en) Interferometric synthetic aperture radar system and terrain change observation method
Smith Resolution of seamount geoid anomalies achieved by the SARAL/AltiKa and Envisat RA2 satellite radar altimeters
Xia Synthetic aperture radar interferometry
RU2211461C2 (en) Technique of synthesis of radar image and facility for its embodiment
US7928901B2 (en) Systems and methods for producing radar images
RU2626380C1 (en) Selection system of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of motion
Li et al. Location and imaging of elevated moving target using multi-frequency velocity SAR with cross-track interferometry
Trumpf et al. Along-track deformation retrieval performance with the ROSE-L multi-channel SAR system using two-look ScanSAR
US6204800B1 (en) Method for monitoring the earth surface
JPH10509511A (en) Method for evaluating non-Euclidean effects on images obtained with extra-atmospheric radar and satellites for implementing this method
RU2393500C2 (en) Method of determining phases of complex envelopes of reflected signals in object multi-frequency pulsed sounding for radar object imagery
Pepin et al. Point source localization from de-ramped phase history bound on interferometric synthetic aperture radar (IFSAR) accuracy
Keydel Normal and differential SAR interferometry
GB2104753A (en) Radars
Wilkinson Techniques for 3-D surface reconstruction using synthetic aperture radar interferometry
Lv et al. Image Spectrum Decomposition of Ice-Sounding Data in Stratified Medium for Back Projection Algorithm
Usman Details of an imaging system based on reflected GPS signals and utilizing SAR techniques
Horrell Range-Doppler synthetic aperture radar processing at VHF frequencies
Anghel et al. Phase sensitivity analysis of spaceborne transmitter—Stationary ground-based receiver bistatic SAR interferometry with one imaging channel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100619