DE60304837T2 - Verfahren und vorrichtung zur bistatischen sar-bilderzeugung mit phasenkompensat - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Radarsysteme und insbesondere Radarsysteme mit einer synthetischen Apertur (SAR), und zwar nach einem Aspekt die Erzeugung von Bildern mit einem bistatischen SAR.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Ein bistatisches SAR ist eine Vorgehensweise zum Erzeugen eines Bildes anhand von reflektierter elektromagnetischer Energie von der Oberfläche der Erde, indem man die Amplituden- und Phasenmessungen von zahlreichen räumlich verteilten Orten einer Strahlungsquelle und/oder eines Empfängers kombiniert. Beim bistatischen SAR werden die Messungen üblicherweise in Bezug auf den Ort und die Bewegung der Strahlungsquelle, den Ort der reflektierenden Oberfläche sowie den Ort und die Bewegung des Empfängers kompensiert. Üblicherweise erfolgt eine Phasenkompensation für alle Abtastwerte des gemessenen Signals mit kurzer Zeitkonstante und langer Zeitkonstante. Die Koeffizienten für die Phasenkompensation lassen sich exakt bestimmen, wenn der Ort und die Bewegung der Strahlungsquelle und des Empfängers exakt bekannt sind. Anders als beim monostatischen SAR, wo die Strahlungsquelle und der Empfänger zusammenliegen, ist es beim bistatischen SAR schwierig, diese Informationen exakt zu erhalten, was es schwierig macht, die zwei separaten Referenzsysteme eines bistatischen SAR-Systems zueinander auszurichten. Als Folge dessen ist die Erzeugung von qualitativ hochwertigen Bildern bei einem bistatischen SAR schwierig.
  • Herkömmliche bistatische SAR-Abbildungssysteme verwendeten eine Datenverbindung zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger, um die Orts- und Bewegungsinformation zu übermitteln. Dieser Ansatz erhöht allerdings die Komplexität solcher Systeme und besitzt darüber hinaus einige inhärente Schwierigkeiten und Risiken. Es kann z.B. schwierig sein, eine Datenverbindung unter realen Einsatzbedingungen in Echtzeit aufrechtzuerhalten, da überlagernde und störende Signale dazu führen können, dass man kein qualitativ hochwertiges Bild erzeugen kann. Es kann auch sein, dass man den Ort der Strahlungsquelle oder des Empfängers preisgibt, und es kann sein, dass sich der Empfänger und die Strahlungsquelle abhängig von der Frequenz stets in Sichtweite voneinander befinden müssen.
  • Es besteht daher ein generelles Bedürfnis nach einem verbesserten Verfahren und System zum Erzeugen von bistatischen SAR-Bildern. Es besteht außerdem ein Bedürfnis nach einem Verfahren und einem System zum Erzeugen eines bistatischen SAR-Bildes ohne eine Datenverbindung zum Übertragen der Positionsinformationen zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger. Des Weiteren besteht ein Bedürfnis für ein Verfahren und ein System zum Erzeugen eines bistatischen SAR-Bildes ohne Kenntnis der Position und Bewegungsrichtung der Strahlungsquelle. Des Weiteren gibt es ein Bedürfnis nach einem Verfahren und einem System zum Erzeugen eines bistatischen SAR-Bildes ohne Ausrichtung des Empfängers und der Strahlungsquelle.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung ist mit ihren Besonderheiten in den beigefügten Ansprüchen angegeben. Ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung kann man allerdings erhalten, wenn man auf die detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Figuren zurückgreift, in denen gleiche Bezugszeichen auf jeweils gleiche Gegenstände verweisen.
  • 1 ist eine Draufsicht zur Erläuterung der Funktionsweise eines bistatischen SAR-Abbildungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt die Projektion eines Strahlungsmusters auf die Erde gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine Darstellung eines monostatischen SAR-Bildes, das nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus erhaltenen Signalen erzeugt wurde;
  • 4 ist ein Beispiel eines unkompensierten statischen elektromagnetischen Vektorfeldes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist ein Beispiel eines phasenkompensierten elektromagnetischen Vektorfeldes, das nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus empfangenen Signalen erzeugt wurde;
  • 6 ist eine Darstellung eines rekonstruierten bistatischen SAR-Bildes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 7 ist ein Flussdiagramm eines Abbildungsverfahrens nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die im Folgenden dargelegte Beschreibung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, und diese Beschreibung soll in keiner Weise beschränkend ausgelegt werden. In einem Ausführungsbeispiel liefern ein Verfahren und ein bistatisches SAR-Abbildungssystem unter anderem zweidimensionale Informationen eines Zielgebietes in höher Auflösung. Das Bodenabbildungssystem beinhaltet eine Strahlungsquelle, um ein Zielgebiet mit verschachtelten Strahlungsmustern zu beleuchten. Die Strahlungsmuster können ein genulltes Monopuls-Strahlungsmuster verschachtelt mit einem Summen-Strahlungsmuster sein. Die Strahlungsquelle stellt die Phasenlagen des Summen-Strahlungsmusters ein, um die Bewegung der Strahlungsquelle und den Aspektwinkel der Strahlungsquelle zu kompensieren, um so ein statisches elektromagnetisches Wechselfeldmuster zu erzeugen. Das statische elektromagnetische Vektorfeldmuster, das man bilden kann, indem man das Verhältnis der empfangenen Null- und Summenmuster bildet, ist dem Empfänger bekannt. Der Empfänger empfängt die von dem Zielgebiet reflektierten Strahlungsmuster und korreliert das Verhältnis aus dem gemessenen Vektorfeldmuster mit dem bekannten statischen Vektorfeldmuster, um Phasenkompensationsterme zu erzeugen. Der Empfänger erzeugt ein Abbild des Zielgebietes basierend auf den Phasenkompensationstermen. In einem Ausführungsbeispiel können die Phasenkompensationsterme des korrelierten statischen Feldmusters auch die Bewegung des Empfängers kompensieren.
  • Das System und das Verfahren können das Bedürfnis nach einer Datenverbindung zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger reduzieren, weil unter anderem die Positionsinformationen über die Strahlungsquelle beim Empfänger nicht benötigt werden, um ein Abbild des Zielgebietes zu erzeugen. Dies reduziert beispielsweise die Komplexität der Strahlungsquelle und des Empfängers, und es ermöglicht der Strahlungsquelle eine zusätzliche Flexibilität, da sie nicht direkt mit dem Empfänger kommunizieren muss.
  • 1 zeigt eine Draufsicht, die die Funktionsweise eines bistatischen SAR-Abbildungssystems nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Das System 100 beinhaltet eine Strahlungsquelle 102, die Strahlungsmuster zu einem Zielgebiet 110 aussendet. Das Zielgebiet 110 reflektiert und streut die Strahlungsmuster. Der Empfänger 104 empfängt die Strahlungsmuster, die von dem Zielgebiet 110 reflektiert und/oder gestreut werden, und er erzeugt ein bistatisches SAR-Abbild von dem Zielgebiet 110. Die Strahlungsquelle 102 kann ein Flugzeug oder ein Satellit sein, die sich in Richtung 114 weitgehend senkrecht zu dem Zielgebiet 110 bewegen. Bei dem Empfänger 104 kann es sich um einen stationären Empfänger han deln oder um einen Empfänger, der sich in Richtung des Zielgebietes bewegt. Der Empfänger 104 kann beispielsweise eine Waffe, wie etwa ein Flugkörper, sein, der sich im Wesentlichen in einer Richtung auf das Zielgebiet 110 zu bewegt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Strahlungsquelle 102 stationär sein, und der Empfänger 104 kann sich bewegen. Das Abbild des Zielgebietes kann von dem Empfänger 104 dazu verwendet werden, ein Ziel innerhalb des Zielgebietes 110 für eine Waffenführung zu lokalisieren.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beleuchtet die Strahlungsquelle 102 das Zielgebiet 110 mit Strahlungsmustern, wie etwa einem Null-Monopuls-Strahlungsmuster 108 und einem Summen-Strahlungsmuster 112. In einem Ausführungsbeispiel verschachtelt die Strahlungsquelle 102 das Null-Monopuls-Strahlungsmuster mit dem Summen-Strahlungsmuster. Es lassen sich auch ähnliche Strahlungsmuster finden, wie z.B. in dem US-Patent mit der Nummer 5,473,331. Die Strahlungsquelle 102 stellt die Phasenlagen des Summen-Strahlungsmusters 112 ein, um zumindest die Bewegung der Strahlungsquelle 102 zu kompensieren. Das System 100 beinhaltet des Weiteren einen Empfänger 104, der die von dem Zielgebiet reflektierten Strahlungsmuster empfängt. Der Empfänger 104 erzeugt Phasenkompensationsterme in Abhängigkeit von zumindest einem vorbestimmten oder bekannten Feldmuster, und er erzeugt ein Abbild des Zielgebietes unter Verwendung der Terme des eingestellten Summen-Strahlungsmusters und der Terme des empfangenen Null-Monopuls-Musters.
  • Die Strahlungsquelle 102 kann die Phasenterme des Summen-Strahlungsmusters dynamisch einstellen, indem sie von dem Zielgebiet reflektierte Energie beobachtet, um ein statisches elek tromagnetisches Vektorfeld von dem Zielgebiet zu erzeugen. Die Vektoren, die das Vektorfeld bilden, lassen sich aus einem Verhältnis des reflektierten Null-Monopuls-Strahlungsmusters und des reflektierten Summen-Strahlungsmusters bestimmen. Die Strahlungsquelle 119 kann die reflektierte Energie über dieselbe Antenne aufnehmen, die dazu verwendet wird, das Zielgebiet zu beleuchten, um die Bildung des statischen elektromagnetischen Vektorfelds zu verifizieren und die Strahlungsmuster entsprechend einzustellen. Das statische Vektorfeld ist wünschenswerterweise ein elektromagnetisches Feld mit konstanter Phase und Amplitude für jede Zelle in dem Zielgebiet 110. Die in der Strahlungsquelle 102 verwendete Antenne kann eine Antenne des Typs mit vier quadrantenförmigen Speiseelementen sein.
  • In einem Ausführungsbeispiel stellt die Strahlungsquelle 102 die Phasenterme des Summen-Strahlungsmusters beim Erzeugen des statischen Vektorfeldes ein, um einen Aspektwinkel der Strahlungsquelle 102 relativ zu dem Zielgebiet 110 zu kompensieren. Der Empfänger 104 kann ein gemessenes Vektorfeld basierend auf einem komplexen Verhältnis des empfangenen Null-Monopuls-Strahlungsmusters zu dem empfangenen Summen-Strahlungsmuster erzeugen. Der Empfänger 104 kann das gemessene Vektorfeld mit dem bekannten statischen elektromagnetischen Vektorfeld korrelieren, um eine zweidimensionale Phasenkompensationsmatrix zu erzeugen, die aus Phasenkompensationstermen besteht. Der Empfänger 104 erzeugt ein bistatisches SAR-Bild des Zielgebietes in Abhängigkeit von den Phasenkompensationstermen. Der Unterschied zwischen dem gemessenen Vektorfeld und dem bekannten statischen Vektorfeld stellt das Bild dar.
  • Dementsprechend kann der Empfänger 104 Phasenkompensationsterme für die Bildung eines bistatischen SAR-Bildes berechnen, ohne über eine exakte Kenntnis der Position oder der Bewegung der Strahlungsquelle 102 zu verfügen. Der Empfänger 104 kann die Phasenkompensationsterme bestimmen, indem er ein elektromagnetisches Feld mit konstanter Phase und Amplitude für jede Zelle in dem Zielgebiet auswertet. Der Empfänger kann eine Entfernungs- und Dopplerinformation für eine bestimmte Zelle bestimmen, indem er Teilintervalle in einer kohärenten Aufnahmeperiode zeitlich abtastet und eine zweidimensionale Fourier-Transformation an den pulskomprimierten Entfernungswerten durchführt, um für jede Zelle des Zielgebietes einen Doppler und eine Entfernung zu erhalten. Die Phasenkompensationsterme richten das gemessene Strahlungsmuster mit dem bekannten statischen Vektorfeldmuster, das als Referenz dient, aus. Das Abbild der kompensierten Muster zeigt ein ungestörtes Bild des Zielgebietes 110.
  • In einem Ausführungsbeispiel stellt die vorliegende Erfindung einen Empfänger zum Erzeugen eines bistatischen SAR-Bildes eines Zielgebietes bereit. Der Empfänger beinhaltet eine Antenne, um Strahlungsmuster zu empfangen, die von einem Zielgebiet reflektiert wurden, sowie ein Verarbeitungselement, um Phasenkompensationsterme zu erzeugen, indem er ein gemessenes elektromagnetisches Vektorfeld mit einem statischen elektromagnetischen Vektorfeld korreliert, und um ein Abbild des Zielgebietes unter Verwendung der Phasenkompensationsterme zu erzeugen. Der Empfänger kann außerdem einen Speicher beinhalten, um Bestandteile des statischen elektromagnetischen Vektorfeldes zu speichern. In diesem Ausführungsbeispiel beleuchtet eine Strahlungsquelle das Zielgebiet mit einem Null-Monopuls-Strahlungs muster, das mit einem Summen-Strahlungsmuster verschachtelt ist, und er stellt dynamisch die Phasenterme des Summen-Strahlungsmusters ein, um ein statisches elektromagnetisches Vektorfeld von dem Zielgebiet zu erhalten.
  • 2 zeigt die Projektion eines Strahlungsmusters auf den Boden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Strahlungsmuster 200 kann von einer Strahlungsquelle ausgesendet werden, wie etwa der Strahlungsquelle 102 (1). Das Strahlungsmuster 200 ist aufgrund des Aspektwinkels 202 im Bereich des Zielgebietes elliptisch verformt, obwohl das Muster 200 mit einem stärker kreisförmigen Querschnitt 204 ausgesendet sein kann. Mit anderen Worten ist das Strahlungsmuster umso stärker elliptisch verformt, je weiter die Strahlungsquelle von dem Zielgebiet 206 entfernt liegt. Dies vergrößert das nach unten gerichtete Muster am Boden. Wenn man das Strahlungsmuster steuert, kann man ein statisches elektromagnetisches Vektorfeld erzeugen, um die elliptische Verformung zu reduzieren oder weitgehend zu eliminieren, um so ein weitgehend kreisförmiges elektromagnetisches Vektorfeldmuster auszubilden. Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kompensiert die Strahlungsquelle die elliptische Verformung des Strahlungsmusters beispielsweise durch eine dynamische Einstellung der Null-Phasen-Faktoren des Summen-Strahlungsmusters sowie die Beobachtung des empfangenen Musters. Die Strahlungsquelle kann außerdem ihre eigene Bewegung kompensieren. In einem Ausführungsbeispiel kann die Strahlungsquelle ein monostatisches SAR-Bild aus den erhaltenen Signalen erzeugen, um die Bildung des statischen elektromagnetischen Vektorfeldes zu verifizieren.
  • 3 ist eine Darstellung eines monostatischen SAR-Bildes, das nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus den erhaltenen Signalen erzeugt wird. Das Bild 300 kann von der Strahlungsquelle wie oben beschrieben erzeugt werden, und in diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Ziel 302 um einen mit Hilfe eines monostatischen SAR erzeugten Panzer. Das Bild 300 lässt sich als Referenzbild zum Vergleich mit einem nachfolgend erzeugten bistatischen SAR-Bild verwenden.
  • 4 zeigt ein Beispiel eines unkompensierten statischen elektromagnetischen Vektorfeldes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das statische elektromagnetische Vektorfeld 400 ist das rohe (unkompensierte) elektromagnetische Vektorfeld, das man im Empfänger vor der Phasenkompensation erhält. Das elektromagnetische Vektorfeld 400 stellt ein Bild des Ziels 302 (3) dar, das mit einem bistatischen Empfänger nach der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann. Das elektromagnetische Vektorfeld 400 ist hier nicht mit einem bekannten Feldmuster ausgerichtet. Das statische elektromagnetische Vektorfeld ist ein Beispiel für ein räumliches statisches elektromagnetisches Vektorfeld, das mit einer Strahlungsquelle, wie etwa der Strahlungsquelle 102 (1), dynamisch erzeugt werden kann und das von einem Empfänger, wie etwa dem Empfänger 104 (1), als eine Referenz verwendet werden kann, um ein Abbild eines Zielgebietes zu erzeugen. Jeder Vektor 402 des Feldes 400 kann eine Amplitude und einen Winkel für eine Zelle (z.B. eine Position) innerhalb eines Zielgebiets beinhalten. Wenngleich die Vektoren 402 hier in einem weitgehend kreisförmigen Muster mit derselben Amplitude und derselben Winkeländerung in Bezug auf den Mittelpunkt dieses Gebietes dargestellt sind, ist dies hier kein Erfordernis. Andere statische elektromagnetische Vektorfelder lassen sich ebenfalls als Referenzfelder verwenden.
  • Die Bestandteile des Feldes 400 können in einem Speicher des Empfängers abgespeichert sein, und man kann sie als eine Referenz verwenden, um die Phasenterme zu bestimmen, um so die Verzerrungen eines Bildes zu kompensieren. Unterschiede in der Phasenkompensation über Teilbildern kann man dazu verwenden, um ein Bild über eine kohärente Aufnahmeperiode weiter zu fokussieren.
  • 5 zeigt ein Beispiel eines phasenkompensierten elektromagnetischen Vektorfeldes aus empfangenen Signalen nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das elektromagnetische Vektorfeld ist ein Beispiel für ein gemessenes elektromagnetisches Vektorfeld, das von einem Empfänger, wie etwa dem Empfänger 102 (1), aus den empfangenen Signalen, die von einem Zielgebiet reflektiert wurden, erzeugt werden kann, Ein Empfänger kann jeden Vektor 502 auf seinem komplexen Verhältnis des empfangenen Null-Monopuls-Musters zu dem Summenmuster berechnen. Da eine Strahlungsquelle an dem Zielgebiet ein weitgehend zusammengestelltes statisches elektromagnetisches Vektorfeld, wie etwa das Vektorfeld 400 (4), als Referenz besitzen kann, kann der Empfänger das gemessene elektromagnetische Feld mit dem als Referenz dienenden elektromagnetischen Vektorfeld korrelieren, um ein Abbild des Zielgebietes zu erzeugen.
  • 6 ist eine Darstellung eines rekonstruierten bistatischen SAR-Bildes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung. Das Bild 600 ist ein Beispiel für ein rekonstruiertes Bild, das mit den abgeleiteten Phasenkorrekturvektoren erzeugt wurde, und es kann mit dem Bild 300 (3) korrespondieren. In dem Abbild des Ziels 602 kann man beispielsweise einen Panzer erkennen.
  • 7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bilderzeugung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wenngleich die einzelnen Funktionsschritte des Verfahrens 700 als separate Funktionsschritte dargestellt und beschrieben sind, sei angemerkt, dass einer oder mehrere der einzelnen Operationsschritte auch zeitgleich zueinander ausgeführt werden können. Des Weiteren gibt es keinen zwingenden Grund, dass die Funktionsschritte in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden. Das Verfahren 700 kann in einem bistatischen SAR-Abbildungssystem, wie etwa dem System 100 (1), zum Erzeugen eines bistatischen SAR-Bildes von einem Zielgebiet verwendet werden. Die Funktionsschritte 702 bis 706 können von einer Strahlungsquelle ausgeführt werden, und die Funktionsschritte 708 bis 716 können von einem Empfänger ausgeführt werden.
  • Im Funktionsschritt 702 wird ein Zielgebiet mit Hilfe einer Strahlungsquelle mit einem Strahlungsmuster beleuchtet. Die Strahlungsquelle kann ein Flugzeug oder ein Satellit sein, die sich einer Richtung weitgehend senkrecht zu dem Zielgebiet bewegen. Das Strahlungsmuster kann ein Null-Monopuls-Strahlungsmuster beinhalten, das mit einem Summen-Strahlungsmuster verschachtelt ist. Im Funktionsschritt 704 werden die Phasenterme von zumindest einem der ausgesendeten Strahlungsmuster so eingestellt, dass eine Verzerrung reduziert und/oder weitgehend eliminiert wird und ein statisches elektromagnetisches Vektorfeld, wie etwa das statische elektromagnetische Vektorfeld 400 (4) in dem Zielgebiet erzeugt wird. Man kann z.B. die Null-Phasen-Faktoren des Summen-Strahlungsmusters dynamisch einstellen, um den Aspektwinkel der Strahlungsquelle und z.B. die Bewegung der Strahlungsquelle zu kompensieren. Im Funktionsschritt 706 wird ein SAR-Bild mit der Strahlungsquelle erzeugt, um das statische elektromagnetische Feld zu verifizieren. Die Strahlungsquelle kann z.B. die von dem Zielgebiet reflektierten Muster aufnehmen, um das statische Vektorfeld zu verifizieren. Die empfangenen Signale können die Bewegung der Strahlungsquelle ebenso wie den Winkel zwischen der Strahlungsquelle und dem Zielgebiet kompensieren. Die Kombination der Schritte 702 bis 706 kann mit der Strahlungsquelle kontinuierlich durchgeführt werden, um ein statisches elektromagnetisches Vektorfeld an dem Zielgebiet zu erhalten.
  • Im Funktionsschritt 708 empfängt ein Empfänger die von dem Zielgebiet reflektierten Strahlungsmuster, und er erzeugt ein gemessenes elektromagnetisches Vektorfeldmuster aus den empfangenen Signalen. Das gemessene elektromagnetische Vektorfeldmuster kann auf dem komplexen Verhältnis des Null-Monopuls-Strahlungsmusters zu dem Summen-Strahlungsmuster basieren. Im Funktionsschritt 708 wird das gemessene Vektorfeldmuster mit einem bekannten statischen elektromagnetischen Feld, wie etwa dem Feld 400 (4), korreliert, um Phasenkompensationsterme für jeden Vektor des Feldmusters zu bestimmen. Der Funktionsschritt 712 wendet die Phasenkompensationsterme an, um ein kompensiertes elektromagnetisches Vektorfeld zu erzeugen, das im Funktionsschritt 714 von dem Empfänger dazu verwendet wird, das bistatische SAR-Abbild von dem Zielgebiet zu erzeugen. Im Funktionsschritt 716 kann der Empfänger das Abbild des Zielgebietes verwenden, um ein Ziel zu lokalisieren.
  • Es wurde somit ein verbessertes Verfahren und ein System zum Erzeugen eines bistatischen SAR-Bildes beschrieben. In einem Ausführungsbeispiel können das Verfahren und das System ein bistatisches SAR-Bild erzeugen, ohne dass eine Datenverbindung zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger besteht, um Positionsdaten zu übertragen. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden das Verfahren und das System zum Erzeugen des bistatischen SAR-Bildes realisiert, ohne dass man Informationen über die Position und die Bewegungsrichtung der Strahlungsquelle zur Verfügung stellt.
  • Die vorhergehende Beschreibung der speziellen Ausführungsbeispiele zeigt den allgemeinen Charakter der Erfindung so weit, dass andere unter Anwendung ihres aktuellen Fachwissens ohne weiteres Modifikationen und/oder Anpassungen für verschiedene Anwendungen auffinden können, ohne von dem grundlegenden Konzept abzuweichen, und daher sollen solche Adaptionen und Modifikationen dahingehend verstanden werden, dass sie innerhalb des Wortsinns und des Äquivalenzbereichs der offenbarten Ausführungsbeispiele liegen. Es versteht sich, dass die hier verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung dient und nicht als Einschränkung gemeint ist. Dementsprechend soll die vorliegende Erfindung alle derartigen Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und Variationen umfassen, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (10)

  1. Abbildungssystem (100) für ein bistatisches Radar mit synthetischer Apertur (SAR), mit: einer Strahlungsquelle (102), die dazu ausgebildet ist, ein Zielgebiet (110) zu beleuchten, indem sie ein Null-Monopuls-Strahlungsmuster (108) und ein Summen-Strahlungsmuster (112) aussendet, wobei Phasenterme des Summen-Strahlungsmusters einstellbar sind, um ein statisches elektromagnetisches Vektorfeld (400) bei dem Zielgebiet aufrechtzuerhalten, und einem Empfänger (104), der dazu ausgebildet ist, die von dem Zielgebiet reflektierten Strahlungsmuster zu empfangen, und der außerdem dazu ausgebildet ist, zunächst ein gemessenes elektromagnetisches Vektorfeld (500) zu erzeugen und dann Phasenkompensationsterme zu erzeugen, indem er das gemessene elektromagnetische Vektorfeld (500) mit dem statischen elektromagnetischen Vektorfeld korreliert, und der dazu ausgebildet ist, ein Bild (600) des Zielgebiets zu erzeugen, wobei er die Phasenkompensationsterme verwendet.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsquelle die Phasenterme des Summen-Strahlungsmusters anpasst, um einen Streckungswinkel (202) der Strahlungsquelle in Bezug auf das Zielgebiet zu kompensieren.
  3. System nach Anspruch 1, wobei der Empfänger das gemessene elektromagnetische Vektorfeld mit dem statischen elektromagnetischen Vektorfeld korreliert, um eine zweidimensionale Phasenkompensationsmatrix zu erzeugen, die aus Phasenkompensationstermen gebildet ist, wobei der Empfänger die Phasenterme des empfangenen Summen-Strahlungsmusters mit den Phasenkompen sationstermen anpasst, um ein bistatisches SAR-Bild des Zielgebiets zu erzeugen.
  4. System nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsquelle Energie beobachtet, die von dem Zielgebiet des Null-Monopuls-Strahlungsmusters und des Summen-Strahlungsmusters reflektiert wird, um das statische elektromagnetische Vektorfeld bei dem Zielgebiet zu erhalten, wobei Vektoren des Vektorfeldes aus einem Verhältnis des reflektierten Null-Monopuls-Strahlungsmusters und des reflektierten Summen-Strahlungsmusters bestimmt werden.
  5. Verfahren zum Erzeugen eines bistatischen SAR-Bildes von einem Zielgebiet, mit: von einer sich bewegenden Strahlungsquelle (102) aus, Beleuchten eines Zielgebietes (110) mit einem Null-Monopuls-Strahlungsmuster (108) und einem Summen-Strahlungsmuster (112), und Anpassen der Phasenterme des Summen-Strahlungsmusters, um ein statisches elektromagnetisches Vektorfeldmuster (400) bei dem Zielgebiet zu erhalten, und bei einem Empfänger (104), Erzeugen von Phasenkompensationstermen, um Phasenterme anzupassen, indem ein gemessenes elektromagnetisches Vektorfeldmuster (500) mit dem statischen elektromagnetischen Vektorfeldmuster korreliert wird, und Erzeugen eines Bildes (600) von dem Zielgebiet, wobei die Phasenkompensationsterme verwendet werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Empfänger getrennt von der Strahlungsquelle angeordnet ist, und wobei das Verfahren ferner aufweist: bei der Strahlungsquelle, Einstellen der Phasenterme des Summen-Strahlungsmusters, um einen Streckungswinkel (202) der Strahlungsquelle in Bezug auf das Zielgebiet zu kompensieren.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt zur Erzeugung der Phasenkompensationsterme beinhaltet, dass das gemessene elektromagnetische Vektorfeldmuster mit dem statischen elektromagnetischen Vektorfeldmuster korreliert wird, um eine zweidimensionale Phasenkompensationsmatrix zu erzeugen, die aus Phasenkompensationstermen zusammengesetzt ist, wobei der Empfänger die Matrix dazu verwendet, ein bistatisches SAR-Bild von dem Zielgebiet zu erzeugen.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit einem Schritt, in dem die Strahlungsquelle Energie beobachtet, die von dem Zielgebiet reflektiert wird, um das statische elektromagnetische Vektorfeldmuster bei dem Zielgebiet zu erhalten, wobei Vektoren des Vektorfeldes aus einem Verhältnis der reflektierten Strahlungsmuster bestimmt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Beleuchtens beinhaltet, dass das Null-Monopuls-Strahlungsmuster mit dem Summen-Strahlungsmuster verschachtelt wird.
  10. Empfänger (104) zum Erzeugen eines Bildes von einem Zielgebiet (110) mit einem bistatischen Radar mit synthetischer Apertur (SAR) mit: einer Antenne zum Aufnehmen von Strahlungsmustern, die von dem Zielgebiet reflektiert werden, einem Verarbeitungselement zum Erzeugen von Phasenkompensationstermen, indem ein gemessenes elektromagnetisches Vektorfeld (500) mit einem statischen elektromagnetischen Vektorfeld (400) korreliert wird, und zum Erzeugen eines Bildes (600) von dem Zielgebiet, wobei die Phasenkompensationsterme verwendet werden, und einem Speicher zum Abspeichern von Anteilen des statischen elektromagnetischen Vektorfeldes, wobei eine Strahlungsquelle das Zielgebiet mit einem Null-Monopuls-Strahlungsmuster (108) beleuchtet, das mit einem Summen-Strahlungsmuster (112) verschachtelt ist, und dynamisch die Phasenterme des Summen-Strahlungsmusters anpasst, um das statische elektromagnetische Vektorfeld bei dem Zielgebiet zu erhalten.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6727841B1 (en) * 2003-04-03 2004-04-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Position-adaptive UAV radar for urban environments
US7333049B2 (en) * 2006-02-10 2008-02-19 Raytheon Company Waveform ambiguity optimization for bistatic radar operation
US20100020879A1 (en) * 2006-12-21 2010-01-28 Thomson Licensing Method for decoding a block of a video image
US7589662B1 (en) 2007-06-20 2009-09-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Synthetic aperture radar systems and methods
FR2923613B1 (fr) 2007-11-09 2012-04-27 Thales Sa Procede pour reduire dans un radar sar bistatique la transmission de donnees entre porteurs par technique de focalisation a l'emission
US8698058B1 (en) * 2010-07-23 2014-04-15 Lockheed Martin Corporation Missile with ranging bistatic RF seeker
WO2012042298A1 (en) * 2010-09-29 2012-04-05 Institut National D'optique Wavefront compensation in optical synthetic aperture imaging processors
US8354958B2 (en) 2010-11-22 2013-01-15 Raytheon Company Alignment system
US9274219B2 (en) * 2011-07-07 2016-03-01 Brian M. Lamb Apparatus and method for short dwell inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging of turning moving vehicles
CN102521472B (zh) * 2012-01-04 2013-06-12 电子科技大学 一种稀疏mimo平面阵列雷达天线构建方法
CN102967862B (zh) * 2012-12-04 2014-03-05 电子科技大学 双飞移变模式双基地合成孔径雷达成像方法
CN103149554A (zh) * 2013-02-02 2013-06-12 西安电子科技大学 双基sar的变标逆傅里叶变换成像方法
US10277306B2 (en) * 2013-02-27 2019-04-30 Spatial Digital Systems, Inc. Systems for surveillance using airborne platforms as receiving platforms for bistatic radars
US9335409B2 (en) * 2013-03-20 2016-05-10 Raytheon Company Bistatic inverse synthetic aperture radar imaging
CN104199028B (zh) * 2014-09-03 2016-08-24 西安电子科技大学 基于雷达旋转发射阵列的微波关联成像方法
FR3050539B1 (fr) 2016-04-22 2020-03-13 Thales Procede d'optimisation de prises de vues realisees par un dispositif aeroporte d'imagerie radar, et systeme de mission mettant en oeuvre un tel procede

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4387373A (en) * 1977-04-21 1983-06-07 Westinghouse Electric Corp. Synthetic monopulse radar
US5012249A (en) * 1989-11-28 1991-04-30 The Boeing Company Synthetic aperture radar system having a third order tuned auto compensator for residual antenna motion and method for its use
US5430445A (en) * 1992-12-31 1995-07-04 Raytheon Company Synthetic aperture radar guidance system and method of operating same
US5473331A (en) 1994-10-31 1995-12-05 Hughes Aircraft Company Combined SAR monopulse and inverse monopulse weapon guidance
US5826819A (en) * 1997-06-27 1998-10-27 Raytheon Company Weapon system employing a transponder bomb and guidance method thereof
US5952955A (en) 1997-12-23 1999-09-14 Raytheon Company Compensation for radar path length variation and phase error
US5959573A (en) 1998-05-22 1999-09-28 Raytheon Company Processing method using an advanced waveform for unlocked coherent and wideband bistatic radar operation
US6020843A (en) 1999-03-30 2000-02-01 Raytheon Company Technique for implementing very large pulse compression biphase codes

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IL162155A0 (en) 2005-11-20

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