DE102011016337A1 - Method for imaging land vehicle from aircraft, involves performing motion estimation and image formation based on signal components, where image formation is implemented based on observation period such that imaging of object is enabled - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches AnwendungsgebietTechnical application
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abbildung bewegter Objekte mittels eines bewegten Radar- oder Sonarsensors, bei dem mit dem Radar- oder Sonarsensor Pulse in Richtung eines bewegten Objekts ausgesendet und Radar- oder Sonarechosignale erfasst werden, und aus den Echosignalen auf Basis einer Bewegungsschätzung des Objekts ein Radar- oder Sonarbild des Objekts erzeugt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist. Das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung lassen sich in Bereichen anwenden, in denen eine Radar- oder Sonarabbildung bewegter Objekte, z. B. von Landfahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen, erforderlich ist.The present invention relates to a method for imaging moving objects by means of a moving radar or sonar sensor, wherein the radar or sonar sensor emitted pulses in the direction of a moving object and radar or Sonarechosignale are detected, and from the echo signals based on a motion estimation of Object a radar or sonar image of the object is generated. The invention also relates to a device which is designed to carry out the method. The method and associated apparatus can be used in areas where radar or sonar imaging of moving objects, e.g. As of land vehicles, aircraft or ships, is required.
Stand der TechnikState of the art
Auf dem Gebiet der Radarbildgebung ist bekannt, dass mit einem kohärent arbeitenden bewegten Radarsystem mit hoher Bandbreite Abbildungen von stationären Szenen mit sehr feiner Auflösung erzeugt werden können. Dies ist möglich, da einerseits die hohe Bandbreite eine feine Auflösung in Entfernungsrichtung erlaubt und andererseits die kohärente Aufzeichnung zahlreicher Echos zur Formung einer synthetischen Apertur im Rahmen der Signalverarbeitung genutzt werden kann, die ihrerseits zu einer feinen Auflösung quer zur Entfernungsrichtung führt. Dieses Prinzip des Radars mit synthetischer Apertur (SAR: synthetic aperture radar) wird bereits in vielen Vorrichtungen zur Abbildung stationärer Szenen genutzt.In the field of radar imaging, it is known that images of stationary scenes with very fine resolution can be generated with a coherently operating moving radar system with high bandwidth. This is possible because on the one hand the high bandwidth allows a fine resolution in the range direction and on the other hand, the coherent recording of numerous echoes for forming a synthetic aperture in the signal processing can be used, which in turn leads to a fine resolution across the direction of removal. This principle of synthetic aperture radar (SAR) is already being used in many stationary scene imaging devices.
Die Abbildung bewegter Objekte mit SAR erfordert Erweiterungen, die zunächst für die inverse Konstellation – unbewegtes Radar bildet bewegtes Objekt ab – eingeführt wurden und daher unter dem Begriff ISAR-Verfahren (inverses SAR) beschrieben sind. Die für die Bilderzeugung zu verarbeitenden Signalanteile sind in diesem Falle alle nicht stationären Echosignalbeiträge, die leicht separiert werden können. Während bei der Abbildung einer stationären Szene lediglich die bekannte bzw. messbare Bewegung des Radarsensors zu berücksichtigen ist, zeichnen sich die ISAR-Konstellationen dadurch aus, dass die Bewegung des abzubildenden Objekts selbst für die Signalverarbeitung zu berücksichtigen ist. In vielen Anwendungsfällen ist die Objektbewegung unbekannt und muss aus den Daten selbst geschätzt werden. Für einige bewegte Objekte sind Verfahren zur Schätzung der Objektbewegung bekannt. So zeigen bspw.
Die Radartechnik wird nicht nur zur Abbildung von Szenen oder Objekten sondern auch auf anderen Gebieten eingesetzt. So ist auf dem Gebiet der Bewegtzieldetektion (MTI: moving target indication) bekannt, dass ein kohärent arbeitendes, bewegtes Radarsystem mit mehreren Kanälen für die Entdeckung bewegter Objekte gut geeignet ist. Dabei können die Kanäle durch die Zuordnung zu realen Empfangsantennen oder Antennenuntergruppen oder als virtuelle Kanäle durch Antennenumschaltstrategien gebildet werden. Durch den Einsatz von Raum-Zeit-basierter Verarbeitung (STAP: space time adaptive processing) können die Echos der stationären Bodenszene (Boden-Clutter) im Fall der Entdeckung bewegter Landfahrzeuge (GMTI: ground MTI) oder fliegender Objekte (AMTI: airborne MTI) bzw. der langsam bewegten See (See-Clutter) im Fall der Entdeckung maritimer Objekte (MMTI: maritime MTI) unterdrückt werden.The radar technique is used not only to depict scenes or objects but also in other fields. For example, in the field of moving target indication (MTI), it is well known that a coherent, moving, multi-channel radar system is well-suited for the detection of moving objects. In this case, the channels can be formed by the assignment to real receiving antennas or antenna subgroups or as virtual channels by antenna switching strategies. Using space-time-adaptive processing (STAP), stationary ground scene echoes (ground clutter) can be detected in the case of land vehicle detection (GMTI: ground MTI) or flying objects (AMTI: airborne MTI). or the slow-moving lake (sea clutter) in the case of the discovery of maritime objects (MMTI: maritime MTI) are suppressed.
Hierbei können zwei Hauptklassen von MTI-Verfahren unterschieden werden, die vom Aufnahmemodus abhängen. Bei der ersten Verfahrensklasse („Scan/MTI-Klasse”) wird die Blickrichtung der Antennen in regelmäßigen zeitlichen Abständen geändert, so dass ein großer Bereich am Boden beleuchtet und überwacht wird. Die mehrkanaligen Daten werden in kleine Datensätze (CPI: coherent processing intervall) zur kohärenten Verarbeitung aufgeteilt. Üblicherweise wird die CPI, im Folgenden auch als kohärente Beobachtungsdauer bezeichnet, so gewählt, dass ein Bewegtziel während dieser Zeit in einer Entfernung-Dopplerzelle bleibt. Die Clutter-Unterdrückung und die Bewegtzieldetektion werden auf den entfernungskomprimierten Rohdaten entweder im Entfernung-Zeit- oder im Entfernung-Doppler-Bereich durchgeführt. Vorteile dieser Art der Prozessierung sind eine effiziente Clutter-Unterdrückung und eine gute Ziellokalisierung, falls die Anzahl an Empfangskanälen ausreichend ist. Jedoch ist das erzielte Signal-Rausch-Verhältnis der Bewegtziele kleiner als bei der folgenden Verfahrensklasse, da nur ein Teil der synthetischen Apertur kohärent ausgenutzt wird.Here, two main classes of MTI methods can be distinguished, depending on the recording mode. In the first class of procedure ("Scan / MTI Class"), the direction of view of the antennas is changed at regular time intervals, so that a large area on the ground is illuminated and monitored. The multi-channel data is divided into small data sets (CPI: coherent processing interval) for coherent processing. Usually, the CPI, hereinafter also referred to as the coherent observation period, is chosen such that a moving target remains in a distance Doppler cell during this time. Clutter suppression and moving-target detection are performed on the distance-compressed raw data in either the distance-time or distance Doppler range. Benefits of this type of processing are efficient clutter suppression and good target location if the number of receive channels is sufficient. However, the achieved signal-to-noise ratio of the moving targets is smaller than in the following method class, since only a part of the synthetic aperture is used coherently.
Bei der zweiten Klasse („SAR/MTI-Klasse”) wird ein mehrkanaliges SAR-System vorausgesetzt. Im Unterschied zu der obigen ersten Verfahrensklasse werden hierbei breitbandige Signale verwendet, um eine feine räumliche Auflösung zu erreichen. Mehrere SAR-Bilder werden prozessiert und die Clutter-Unterdrückung und die Bewegtzieldetektion im Bildbereich durchgeführt. Dabei sind die Clutter-Unterdrückung und die Ziellokalisierung jedoch nur suboptimal.The second class ("SAR / MTI class") requires a multi-channel SAR system. In contrast to the above first method class in this case broadband signals used to achieve a fine spatial resolution. Several SAR images are processed and clutter suppression and motion target detection are performed in the image area. However, the clutter suppression and the target localization are only suboptimal.
Aus
Auf dem Gebiet der Radarbildgebung werden in
Grundsätzlich ergeben sich bei der Radarbildgebung bewegter Objekte mittels eines bewegten Radarsensors Probleme durch störende Signalanteile, bspw. durch Clutter oder Jammer, die zu wesentlichen Einschränkungen der Bildgebung führen. Ist die Bewegung des abzubildenden Objekts unbekannt, so muss diese im Rahmen der Signalverarbeitung aus den aufgezeichneten Radardaten ermittelt werden. Die bekannten Verfahren scheitern, wenn die Echos des abzubildenden Objekts im Dopplerbereich von Echos der übrigen Szene überlagert werden. Eine Abbildung ist dann nicht möglich. Das bedeutet, dass sich Objekte mit einem ungünstigen, unbekannten Bewegungsprofil mit den bekannten Mitteln nicht abbilden lassen. In Fällen, in denen die Objektbewegung bekannt ist, kann zwar eine Abbildung des Objekts berechnet werden, diese wird aber durch den überlagernden Clutter stark beeinträchtigt und ggf. unbrauchbar. Dieser Fall tritt nicht nur dann auf, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Radar und dem abzubildenden Objekt in der Größenordnung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Radarsensor und den Clutter verursachenden Szenenanteilen liegt, vielmehr sind wegen der Mehrdeutigkeit des abgetasteten Doppler-Bereichs auch Objekte mit größerer Relativgeschwindigkeit betroffen.Basically, radar imaging of moving objects by means of a moving radar sensor results in problems due to interfering signal components, for example due to clutter or jamming, which lead to substantial limitations of the imaging. If the movement of the object to be imaged is unknown, it must be determined from the recorded radar data as part of the signal processing. The known methods fail when the echoes of the object to be imaged in the Doppler area are superimposed by echoes of the rest of the scene. An illustration is then not possible. This means that objects with an unfavorable, unknown motion profile can not be imaged using the known means. In cases where the object movement is known, an image of the object can be calculated, but this is greatly affected by the overlapping clutter and possibly unusable. This case does not only occur when the relative velocity between the radar and the object to be imaged is in the order of the relative velocity between the radar sensor and the clutter-causing scene portions, but also objects with greater relative speed are affected because of the ambiguity of the sampled Doppler range.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Radar- bzw. Sonarabbildung anzugeben, die die Abbildung eines bewegten Objektes auch dann ermöglichen, wenn seine Echos im Doppler-Bereich ganz oder teilweise von Echos der stationären oder nur langsam bewegten umgebenden Szene überlagert werden.The object of the present invention is to provide a method and a device for radar or sonar imaging, which allow the imaging of a moving object even if its echoes in the Doppler region wholly or partially surrounded by echoes of stationary or slowly moving surrounding Scene are superimposed.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.The object is achieved with the method and the device according to
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Abbildung bewegter Objekte mittels eines bewegten Radar- oder Sonarsensors werden in bekannter Weise mit dem Radar- oder Sonarsensor Pulse in Richtung des bewegten Objekts ausgesendet und Radar- oder Sonarechosignale erfasst, aus denen auf Basis einer Bewegungsschätzung des Objekts ein Radar- oder Sonarbild des Objekts erzeugt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass störende Signalanteile, die nicht von dem Objekt stammen, durch eine Verarbeitung von raum-zeitlich korrelierten Echosignalen unterdrückt werden. Die Bewegungsschätzung und Bilderzeugung wird dann auf Basis der nach der Unterdrückung der störenden Signalanteile verbleibenden Signalanteile durchgeführt. Die kohärente Beobachtungsdauer (CPI) wird bei der Verarbeitung zur Bilderzeugung so groß gewählt, dass die Variation des Aspektwinkels innerhalb der kohärenten Beobachtungsdauer, unter dem das Objekt mit den Radar- oder Sonarpulsen beleuchtet wird, eine Abbildung des Objektes überhaupt ermöglicht.In the proposed method for imaging moving objects by means of a moving radar or sonar sensor, pulses are emitted in the known manner with the radar or sonar sensor in the direction of the moving object and radar or sonar echo signals are detected, from which a radar or sonar echo signal is acquired. or sonar image of the object is generated. The method is characterized by the fact that disturbing signal components, which do not originate from the object, are suppressed by a processing of spatio-temporally correlated echo signals. The motion estimation and imaging is then performed on the basis of remaining after the suppression of the interfering signal components signal components. The coherent observation time (CPI) is chosen so large in the processing for image generation that the variation of the aspect angle within the coherent observation period under which the object with the radar or sonar pulses is illuminated, a picture of the object even allows.
Die raum-zeitliche Korrelation der Echosignale kann durch Aufnahme der Echos mit einem mehrkanaligen Empfänger, d. h. durch Aufnahme mit mehreren Antennen oder Antennenuntergruppen, erreicht werden. In einer weiteren Ausgestaltung werden mehrere virtuelle Kanäle durch geeignete Antennenumschaltstrategien gebildet, d. h. durch ein Umschalten von Antennen oder Antennengruppen beim Senden der Pulse oder beim Empfangen der Echosignale. Hierzu ist dann nur ein einkanaliger Empfänger erforderlich. Diese Techniken sind dem Fachmann aus dem Bereich der Raum-Zeit-basierten Verarbeitung (STAP) geläufig.The spatiotemporal correlation of the echo signals can be obtained by recording the echoes with a multi-channel receiver, i. H. by recording with multiple antennas or antenna subsets can be achieved. In a further embodiment, multiple virtual channels are formed by appropriate antenna switching strategies, i. H. by switching antennas or antenna groups when transmitting the pulses or receiving the echo signals. For this purpose, only a single-channel receiver is required. These techniques are familiar to those skilled in the space-time-based processing (STAP) art.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Radarabbildung bewegter Objekte erläutert, lässt sich aber in gleicher Weise auf eine Abbildung mittels Sonar übertragen. Bei dem Verfahren werden Techniken aus zwei unterschiedlichen Gebieten der Radarsignalverarbeitung, der Bewegtzieldetektion und der Radarbildgebung, kombiniert, um in der Radarbildgebung eine Unterdrückung von störenden Signalanteilen, insbesondere von Clutter oder Jammer, zu erreichen. Zunächst wird mit den Methoden aus dem Bereich der Bewegtzieldetektion, ausgehend von mehrkanaligen Radardaten, bspw. Boden- oder See-Clutter unterdrückt, der sich normalerweise störend auf die Berechnung einer Bewegtzielabbildung auswirkt. Hierbei wird vorzugsweise das aus der oben angeführten Veröffentlichung von D. Cerutti-Maori bekannte Verfahren ohne Azimutfokussierung eingesetzt. Anschließend wird mit den Methoden aus den Bereichen Bewegtzieldetektion oder Radarbildgebung die Bewegung eines bewegten Objekts geschätzt. Schließlich wird eine ISAR-Abbildung auf Basis der resultierenden Daten berechnet.The invention is explained below with reference to the radar image of moving objects, but can be transferred in the same way to an image by means of sonar. In the method, techniques from two different fields of radar signal processing, the motion target detection and the radar imaging, combined to achieve in the radar imaging suppression of spurious signal components, in particular clutter or jammer. First, with the methods from the field of motion target detection, based on multi-channel radar data, for example, ground or sea clutter suppressed, which usually interferes with the calculation of a moving target image. In this case, the method known from the above-mentioned publication by D. Cerutti-Maori is preferably used without azimuth focusing. Subsequently, the movement of a moving object is estimated using the methods from the areas of target area detection or radar imaging. Finally, an ISAR map is calculated based on the resulting data.
Das Verfahren und das zugehörige Radarsystem ermöglichen die Abbildung bewegter Objekte, z. B. von Landfahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen, mit Hilfe von Radar nach dem ISAR-Verfahren, die aufgrund ihrer Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit im Dopplerbereich von Radarechos der stationären oder nur langsam bewegten Szene (Clutter), Signalen von Störern (Jammer) oder einer Kombination aus Clutter und Jammer überlagert werden. Auf diese Weise wird im Vergleich zu bekannten Verfahren die ISAR-Abbildung bewegter Objekte verbessert und die Abbildung zusätzlicher bewegter Objekte, die ein für die bekannte Verarbeitung ungünstiges Bewegungsprofil aufweisen, ermöglicht. Die vorliegende Beschreibung erläutert das vorgeschlagene Verfahren zur Unterdrückung von Clutter-Signalen. Störende Signal-beiträge von Jammern lassen sich jedoch auf vergleichbare Weise behandeln.The method and the associated radar system allow the imaging of moving objects, eg. As of land vehicles, aircraft or ships, using radar according to the ISAR method, due to their direction of movement and speed in the Doppler range of radar echoes of stationary or slow-moving scene (clutter), signals from jammers or a combination of Clutter and jammer are superimposed. In this way, in comparison to known methods, the ISAR imaging of moving objects is improved and the imaging of additional moving objects which have a movement profile unfavorable to the known processing is made possible. The present description explains the proposed method for suppressing clutter signals. Disturbing signal contributions from whining, however, can be treated in a similar way.
Die Aufnahme und Auswertung der Radarechos gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren erweisen sich in zweierlei Hinsicht als vorteilhaft. Zum einen ermöglichen sie es, die Beeinträchtigungen der Signalverarbeitung durch Boden- oder See-Clutter erheblich zu reduzieren, indem die Probleme, die der Clutter während der Schätzung der Bewegung des abzubildenden Objekts verursacht, durch die Clutter-Unterdrückung vermieden werden. Insbesondere wird die Schätzung der Bewegung des abzubildenden Objekts mit deutlich besserer Genauigkeit durchgeführt und in vielen Fällen durch die Clutter-Unterdrückung erst ermöglicht. Zum anderen führt die abschließende Bilderzeugung in den Fällen, in denen sich das Bild des Objekts ohne die Clutter-Unterdrückung mit dem Clutter überlagert, zu deutlich besseren Ergebnissen, da das Bild des Objekts nach Anwendung der in dem Verfahren vorgeschlagenen Verarbeitung nicht mehr mit den Clutter-Echos konkurriert. Das Verhältnis zwischen Signalleistung und Clutter-plus-Rauschleistung (signal-to-interference ratio) im Bild wird also erheblich verbessert. Somit kann auch die Klassifikation der abgebildeten Objekte stark verbessert werden.The recording and evaluation of radar echoes according to the proposed method prove to be advantageous in two respects. On the one hand, they make it possible to significantly reduce the impairments of signal processing by ground or sea clutter, by avoiding the problems that the clutter causes during the estimation of the movement of the object to be imaged by the clutter suppression. In particular, the estimation of the movement of the object to be imaged is performed with much better accuracy and in many cases enabled by the clutter suppression. On the other hand, in the cases where the image of the object overlaps the clutter without the clutter suppression, the final image generation leads to significantly better results, since the image of the object no longer cluttered with the clutches after application of the processing proposed in the method -Echos competes. The ratio between signal power and clutter-plus-noise power (signal-to-interference ratio) in the image is thus significantly improved. Thus, the classification of the imaged objects can be greatly improved.
Das vorgeschlagene Radar- bzw. Sonarsystem zur Abbildung bewegter Objekte mittels eines bewegten Radar- bzw. Sonarsensors umfasst eine oder mehrere Antennen zum Aussenden von Pulsen in Richtung eines bewegten Objekts und zum Empfang von Echosignalen sowie eine Steuer- und Auswerteeinrichtung, die die Antennen gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren zur Aussendung der Pulse und zum Empfang der Echosignale ansteuert und die Bilderzeugung gemäß diesem Verfahren durchführt. Das Radarsystem kann somit sowohl einen mehrkanaligen Empfänger als auch einen einkanaligen Empfänger in Verbindung mit durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung erzeugten virtuellen Kanälen aufweisen. Die von dem Radar- bzw. Sonarsystem erzeugten Bilder der bewegten Objekte werden in geeigneter Weise an einem Bildschirm dargestellt.The proposed radar or sonar system for imaging moving objects by means of a moving radar or sonar sensor comprises one or more antennas for emitting pulses in the direction of a moving object and for receiving echo signals as well as a control and evaluation device, which the antennas according to the proposed method for emitting the pulses and for receiving the echo signals drives and performs the image generation according to this method. The radar system can thus have both a multi-channel receiver and a single-channel receiver in conjunction with virtual channels generated by the control and evaluation device. The images of the moving objects generated by the radar or sonar system are displayed in a suitable manner on a screen.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen sowie anhand eines Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:The proposed method will be explained in more detail below in conjunction with the drawings and with reference to an embodiment. Hereby show:
Wege zur Ausführung der Erfindung Ways to carry out the invention
Das vorgeschlagene Verfahren wird beispielhaft anhand eines Radarsensors
Für die Unterdrückung des Clutters können unterschiedliche Clutter-Unterdrückungsfilter eingesetzt werden. In der Regel erfolgt der Einsatz der Inversen der Clutter-Kovarianzmatrix oder einer geeigneten Projektionsmatrix, die aufgrund wechselnder statistischer Eigenschaften des Clutters adaptiv berechnet werden. Auch andere adaptive oder theoretische Filter oder ein FIR-Filter (FIR: finite impulse response) können eingesetzt werden.For the suppression of the clutter, different clutter suppression filters can be used. As a rule, the inverses of the clutter covariance matrix or a suitable projection matrix are used, which are adaptively calculated on the basis of changing statistical properties of the clutter. Other adaptive or theoretical filters or an FIR filter (FIR: finite impulse response) can also be used.
Nach der Unterdrückung des Clutters enthalten die verbleibenden Signalanteile nur noch Echos der bewegten Objekte und Rauschen. Um eines der Objekte abzubilden, müssen der Entfernungsverlauf zwischen dem Radarsensor und dem Objekt sowie der Verlauf des Aspektwinkels, unter dem das Objekt vom Radar beleuchtet wird, genau bekannt sein. Da in den meisten Anwendungsfällen die Bewegung des Objekts unbekannt ist, muss sie unter Berücksichtigung der vorverarbeiteten Radarechos geschätzt werden. Hierzu bieten sich sowohl die im MTI-Bereich bekannten Verfahren an, die auf den mehrkanaligen gefilterten Daten aufsetzen (z. B. Maximum-Likelihood-Verfahren) als auch die aus dem ISAR-Bereich bekannten Verfahren zur Bewegungsschätzung der verschiedenen Objekttypen (Landfahrzeuge, maritime Objekte und Flugzeuge). Falls verfügbar, kann dabei auch Zusatzwissen berücksichtigt werden. So erweist sich für ein Objekt, welches sich entlang einer Straße bewegt, bspw. die Kenntnis über den Straßenverlauf als hilfreich. Diese Kenntnis über den Straßenverlauf kann dann als Zusatzwissen eingesetzt werden, um die Bewegungsschätzung des Objektes zu unterstützen.After suppressing the clutter, the remaining signal components contain only echoes of the moving objects and noise. In order to image one of the objects, the distance profile between the radar sensor and the object as well as the profile of the aspect angle at which the object is illuminated by the radar must be known exactly. Since in most applications the movement of the object is unknown, it must be estimated taking into account the preprocessed radar echoes. Both the methods known in the MTI field, which are based on the multi-channel filtered data (eg maximum likelihood method), and the methods known from the ISAR field for estimating the motion of the various object types (land vehicles, maritime Objects and planes). If available, additional knowledge can also be considered. Thus, for an object that moves along a road, for example, the knowledge about the course of the road proves to be helpful. This knowledge of the road can then be used as additional knowledge to support the motion estimation of the object.
Zur Erzeugung einer Abbildung des Objekts werden seine vom Clutter befreiten Echos, d. h. die nach der Clutter-Unterdrückung verbleibenden Signalanteile bzw. Daten, unter Berücksichtigung des ermittelten Entfernungsverlaufs und des Verlaufs des Aspektwinkels kohärent überlagert. Dazu können aus der Literatur bekannte Rekonstruktionsverfahren im Orts- und Frequenzbereich benutzt werden. Beispiele für derartige Verfahren sind die Verfahren der Rückprojektion (backprojection), der schnellen Rückprojektion (fast backprojection), das Range-Doppler-Verfahren, das Polar-Format-Verfahren, das Range-Migration-Verfahren oder der Chirp-Scaling-Algorithmus. Für ein optimales Signal-zu-Rausch-Verhältnis kann hierbei auch eine Kombination der Kanäle unter Berücksichtigung der Relativbewegung zwischen dem Radarsensor und dem Objekt erfolgen. Hierzu können mehrere Kanäle vor oder nach der Bilderzeugung mit einem Beamformer überlagert werden.To generate an image of the object, its echoes freed from the clutter, i. H. coherently superimposed the signal components or data remaining after the clutter suppression, taking into account the determined distance profile and the course of the aspect angle. For this purpose, from the literature known reconstruction methods in the local and frequency domain can be used. Examples of such methods are the methods of backprojection, fast backprojection, range-doppler, polar-format, range-migration, or chirp-scaling. For an optimum signal-to-noise ratio, a combination of the channels can also take place, taking into account the relative movement between the radar sensor and the object. For this purpose, several channels can be superimposed before or after image formation with a beamformer.
In der ersten Stufe erfolgt eine Unterdrückung der durch Clutter verursachten Signalanteile durch eine Verarbeitung von raum-zeitlich korrelierten Echosignalen. Diese Clutter-Unterdrückung (Stufe 1) erfolgt im Doppler-Bereich durch Anwendung einer Clutter-Filter-Matrix B. Anschließend werden die gefilterten mehrkanaligen Daten ZMT in den Zeitbereich rücktransformiert, wobei die Variable ts die Zeit kennzeichnet.In the first stage, suppression of the signal components caused by clutter occurs by processing spatiotemporal correlated echo signals. This clutter suppression (stage 1) takes place in the Doppler range by using a clutter filter matrix B. Subsequently, the filtered multichannel data Z MT are transformed back into the time domain, wherein the variable t s denotes the time.
In der nächsten Prozessierungsstufe (Stufe 2) werden die Parameter des bewegten Objekts (Ziel) geschätzt. Es handelt sich dabei um die Zielposition (x, y) und die Zielgeschwindigkeit (vx, vy) im Koordinatensystem der beweglichen Plattform bzw. des bewegten Radarsensors.In the next processing stage (stage 2), the parameters of the moving object (target) are estimated. These are the target position (x, y) and the target speed (v x , v y ) in the coordinate system of the mobile platform or of the moving radar sensor.
Anschließend werden die Daten der verschiedenen Kanäle durch die Multiplikation mit dem Steering-Vektor b kohärent kombiniert (Stufe 3, erste Gleichung). Der Steering-Vektor berücksichtigt die im vorausgehenden Schritt ermittelte Relativbewegung zwischen dem Radarsensor und dem Objekt.Subsequently, the data of the different channels are coherently combined by multiplication with the steering vector b (
Schließlich wird das ISAR-Bild berechnet (Stufe 3, zweite Gleichung). In diesem Beispiel wird hierzu der Backprojection-Algorithmus verwendet, um Approximationen zu vermeiden. Alternativ ist jedoch auch der Einsatz anderer bekannter Bildrekonstruktionsverfahren möglich, die zwar nicht ohne Approximationen auskommen, dafür aber numerisch effizienter arbeiten. Finally, the ISAR image is calculated (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Flugzeugplane
- 22
- Bodenfahrzeugground vehicle
- 33
- Radarsensorradar sensor
- 44
- Radarkeuleradar lobe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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-
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