NO164623B - Fremgangsmaate og system for ved luftbaaren radar aa danne et avstand/asimut-bilde av et maal-skip. - Google Patents

Abstract

Forvrengninger som er iboende ved dannelse av et avstand/doppler-bilde fra en flybåret syntetisk apertur radar (SAR) av et skip under påvirkning av rulling, stamping og girebevegelser som er typiske for tilstan-den til havs, fjernes ved dannelse av et skalert avstand/asimutvinkel-bilde, generert ved bruk av en in-ter ferometer-antenne i forbindelse med SAR. En minste kvadraters lineær regresjonsløsning på doppler-behandlede, interferometriske asimutvinkel-data, utledet fra skipets radarrefleksjoner, tillater bestemmelse av en relativ fly-til-skip rotasjonsbevegelse som er avgj-rende for utviklingen av et slikt, bedret høyt oppløst radarbilde, slik at kontinuerlig, automatisk flging av en viser, leiret i en enkelt, utpekt oppløsnings-celle av skipets fremviste bilde, som er avgjørende for at gjennomføring av presisjons-standoff kommandostyring mot denne valgte mål-skips-celle kan oppnås.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører radar-styrte våpensystemer og især en fremgangsmåte og et apparat for generering av syntetisk-apertur-radar (SAR) bilder i sann tid og med høy opp-løsning fra en luftbåret plattform av et translererende skip under påvirkning av rulle-, stampe- og dreiebevegelser som er karakteristiske for forholdene i sjøen.

Et sterkt oppløst skipsbilde på en luftbåret fremviser tillater målinnsikting mot en bestemt del av skipet for standoff kommandostyrt våpenledning. Som sådan, vedrører foreliggende oppfinnelse luftbårne SAR systemer som benyttes for generering av bilder i sann tid og med høy oppløsning av et bakkemålområde og for nøyaktig måling og følging av avstands-og asimutvinkelen av en utpekt, enkelt, ikke-emitterende, stasjonær eller beveget målcelle innenfor nevnte fremviste målområde, for å muliggjøre nøyaktig ledning av et luft-til-bakke-missil eller en glidebombe fra det SAR-bærende fly mot nevnte mål. Et system for å oppnå dette er tidligere beskrevet i en EP patentsøknad, publisert under nr. 9 3.603 med tit-telen "Moving Target Ordnance Control".

Som angitt i ovennevnte patentsøknad bringes et missil eller en glidebombe til starten av en nesten vertikal avsluttende bane ved inerti- eller radiopeile-midtkurs styringsteknikker.

I den avsluttende styringsfase, benyttes et interferometeran-tennesystem i forbindelse med en syntetisk apertur-radar og tilordnet signalbehandlingsutstyr for gjennomføring av målinger av den relative avstands- og asimutvinkel mellom våpnet og et bakke-mål som er utpekt av operatøren på et syntetisk-apertur-bakkekartbilde i sann tid og med høy oppløsning. En kommandostyringskanal fra fly til våpen bruker denne sen-somutledede informasjon for å styre våpenbanen på en slik måte at den relative avstands- og asimut-separasjon bringes til null, slik at våpnet slår inn i målet.

Ifølge kjent teknikk, bygger generering av SAR bilder på det forhold at når et fly flyr over fast terreng, produseres en frekvensgradient ved konstant avstand som følge av flyets bevegelse. Behandlingen av det integrerte signal som mottas fra en liten fast avstandsøkning over et spesifisert tidsin-tervall gjennom et nærliggende dopplerfiltersett, etter på-trykning av hensiktsmessige fasekorrigeringer av alle slike innkommende signaler, som kreves på grunn av flyets bevegelse, muliggjør oppløsning av signalreturer blant tettstil-

te spredningsobjekter fordelt i asimut-dimensjonen. Lignende behandling av signaler som mottas fra tettstilte avstandsin-tervaller tillater dannelse av en intensitetsplotting på en skjerm av signalene som mottas fra alle spredningsobjekter i en avstands/asimut-koordinatramme, som faller sammen med oppløsningsgrensene for systemet. Utpekningen av en hvilken som helst oppløsningscelle innenfor det således dannede kart vil dessuten tillate interferometrisk måling av asimutvinkelen av denne celle å bli brukt for kommandostyring av et våpen som tidligere nevnt. Oppløsning i avstandsretning avhenger direkte av sendt pulsbredde og samplingshastigheten av det mottatte signal. Oppløsning i tverr-retning, eller

asimut-retning avhenger av kjennskap til flyets tverr-sikte-linjehastighet, et mål på siktelinjens rotasjonsahstighet om fokuspunktet, slik at dopplerfilter-båndbredder og filterav-stander kan forhåndsinnstilles med henblikk på ønsket asimut-vinkeloppløsning. Utpekingen av en oppløsningscelle i det således dannede kart ved anbringelse av en viser på bildet som

er utledet av blandingen av påtrykt artifisiell avstand og dopplersignaler med bakkemål-video, tillater videre at interferometrisk måling av asimutvinkelen av målcellen som er identifisert av viseren, blir brukt for kommandostyring av et

våpen som beskrevet ovenfor. Krav om våpennedslagsnøyaktig-het dikterer at målfølging i avstand og asimut blir gjennom-ført over suksessive aperturer under våpenstyringen mot an-slag. Dette krever igjen at viser-beliggenheten på avstands/ doppler-kartet blir drevet slik at den forblir på det utpekte mål, slik at avstands- og den interferometriske asimutvinkel av målet blir identifisert på en kontinuerlig måte. Slik viser-følging oppnås på basis av navlgasjonsmålinger utledet fra sensor om bord, når flyet skifter beliggenhet i forhold til det faste bakketerreng.

Når det gjelder et skip som er utsatt for rulle-, stampe- og girebevegelser under rådende forhold i sjøen, blir netto frekvens-gradienten av signalreturen innenfor en gitt avstandspakke dog vesentlig bestemt av skipets spredningsob-jektbevegelse og kan være merkbart forskjellig fra den som skyldes flybevegelse alene. Som mer utførlig beskrevet ne-denfor, kan skipets rotasjonsbevegelser som ledsager de rådende sjøforhold videre produsere flere forvrengninger av avstands/doppler-skipsbildet, og dermed alvorlig underminere evnen til skips-gjenkjennelse og vellykket gjennomføring av standoff våpenkommandostyring mot en utpekt skipsmålcel-le ved bruk av relative avstands- og asimut-styringsteknikker som angitt her.

Med henblikk på det som her er sagt, vil det være innlysende at de kjente teknikker, som benytter seg av frekvens-gradienten som følge av flybevegelse alene, er uakseptable for generering av SAR bilder i sann tid og med høy oppløs-ning fra en luftbåret plattform av et translererende skip under påbirkning av rådende sjøforhold.

Det er følgelig et generelt formål med foreliggende oppfinnelse å overvinne de ovennevnte begrensninger og ulemper som ledsager de eksisterende systemer.

En spesiell hensikt med foreliggende oppfinnelse er å til-veiebringe en fremgangsmåte og et apparat for å generere syntentisk-apertur-radar-fremviste bilder med høy oppløsning av et skip under påvirkning av rådende sjøforhold.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en fremgangsmåte og et apparat for å bestemme tverr-siktelinjens relative hastighet i forbindelse med fly- og skip-rotasjonshastigheter, som kreves for oppnåelse av den foreskrevne tverr-avstands- (asimut) oppløsning i skjermbil-dets gjengivelse av skipet.

Ytterligere et formål med foreliggende oppfinnelse er å til-veiebringe en fremgangsmåte og et apparat for eliminasjon av forvrengningene som ligger iboende i avstands/doppler skipsbilder som fremkalles av skipets rotasjonsbevegelser som ledsager sjøforholdene ved dannelse av en skalert SAR bilde-projeksjon med høy oppløsning av avstand /tverr-avstand (asimut) av skipet på basis av interferometriske asimut-vinkelmålinger utledet av doppler-behandlede avstands-samplede data, for å tillate viser-utpeking og følging av en bestemt avstands/asimut oppløsningscelle av målskipet for gjennomføring av standoff kommandostyrt våpenledning mot nevnte mål.

Den her omtalte oppfinnelse skaffer således en fremgangsmåte og et apparat for i forbindelse med et luftbåret, syntetisk apertur radar-system med en interferometerantenne og en avstand/asimutvinkel-fremviser å danne et avstand/asimut-bilde med bedret asimutoppløsning av et mål-skip under påvirning av rådende forhold i sjøen.

Fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen er kjenneteg-net ved henholdsvis de vedføyde patentkrav 1 og 4.

Tegningene illustrerer et utførelseseksempel av oppfinnelsen og fig. 1 viser de geometriske fly- og bakke-mål-forhold som styrer dannelsen av et syntetisk apertur radar avstand/ doppler-bilde,

fig. 2 viser de geometriske og bevegelsesmessige fly- og mål-skip-relasjoner som styrer dannelsen av et avstand/doppler eller avstand/asimut-skipsbilde,

fig. 3A gjengir den iboende forvrengning i et avstand/doppler skips-bilde for antatte rotasjonshastigheter på -Wzz og +Wyy, som vist i fig. 2,

fig. 3B gjengir den iboende forvrengning i et avstand/doppler skips-bilde for antatte rotasjonshastigheter på +WZZ og +Wyy, som angitt i fig. 2,

fig. 4 illustrerer dannelsen av like doppler-gradienter over forskjellige avstands-pakker i nærvær av rotasjonsbevegelser av skipet,

fig. 5 illustrerer geometrien som styrer dannelsen av viser-korreksjoner for skipets girebevegelse og

fig. 6 er et blokk-skjema som illustrerer en fysisk utførel-sesform av foreliggende oppfinnelse.

For å gjøre foreliggende oppfinnelse og bakgrunnen for den mer forståelig, kan det være nyttig å gi en kort redegjørel-se av kjente teknikker og noen av problemene ved dem.

I figur 1 er de geometriske relasjoner mellom fly og bakke-mål, som styrer dannelsen av et syntetisk apertur radar avstand/doppler-bilde, illustrert. Som vist, bygger dannelsen av SAR-bilder på det faktum at når et fly flyr over fast terreng, produseres en frekvens-gradient ved konstant hastighet som følge av doppler-forskyvning, gitt ved df/6 = -2Vsin B/ X, hvor V = flyets hastighet, antatt horisontalt, <p>g f og er doppler-forskyvningsfrekvens og asimutvinkel,

henholdsvis målt i skråplanet, tilordnet fokuspunkt F, og X

= radarsystemets drifts-bølgelengde. Som tidligere nevnt, skyldes frekvensgradienten utelukkende flyets bevegelse.

I fig. 2 er de geometriske og bevegelsesmessige fly- og mål-skip-relasjoner som styrer dannelsen av et avstand/doppler-eller avstand/asimut-skips-bilde illustrert. Som vist her, representerer V den (horisontale) tverr-siktelinje-hastighet, VsinØ og Vzz er flyets hastighetskomponent ortogonalt på både V og radar-siktelinjen mot skipets rotasjonssenter-følgepunkt, betegnet som punkt F. Det vil observeres at skipets rotasjon om Wzz aksen (parallelt med Vzz retningen) nå påvirker netto siktelinje-rotasjonen av den flybårne SAR med henblikk på skips-spredningsobjekter i nærheten av fokuspunktet F, som tidligere utelukkende ble bestemt av flyets tverr-siktelinje-hastighet Vyy- Behandling av disse data for dannelse av et realistisk og skalert bilde av skipet ville først kreve innstilling av filter-båndbredder og frekvens-separasjoner uttrykt ved netto doppler-frekvens-gradienten inklusive skipets bevegelse-, snarere enn flyets bevegelse alene. Ettersom skipsrotasjonene normalt ikke er kjent, kan bildeoppløsning ikke fastsettes, og følgelig er skalering av bildet etter doppler-dimensjonen ukjent, slik at det dannes alvorlige mangler ved forsøk på skips-klassifikasjon. Det kan også oppstå alvorlige forvrengninger i det fremviste skips-bilde, avhengig av de momentane verdier av skipsrotasjonene, betegnet ved Wzz og W (parallelt med Vzz retningen) .

Fig. 3A illustrerer den iboende forvrengning i en avstand/ doppler bilde-gjengivelse av et hypotetisk skips-bilde for antatte skips-rotasjons-hastigheter på ~Wzz og WyV» hvor

skipets rotasjoner antas å være større enn de som resulterer av flybevegelsen. Figur 3B viser de iboende forvrengninger i avstand/doppler-gjengivelsen, hvor fortegnet av W z zer snudd. Det skal bemerkes at bildet i tillegg til å være forvrengt, også er snudd opp-ned langs doppler-retningen. Ettersom avstand/doppler bilde-gjengivelsen er stadig skiftende fra

apertur til apertur uttrykt ved de vesentlige skipsrotasjons-hastigheter som er betegnet med W og ^ zz> er det dessuten umulig kontinuerlig å anbringe en viser i et passende doppler-filter fra apertur til apertur for kontinuerlig følging av en utpekt mål-skip-oppløsningscelle, som er en forutset-ning for vellykket gjennomføring av våpen-kommandostyring analogt med bakke-mål våpenstyring, på grunn av den stadig skiftende og uforutsigelige egenart av mål-cellens doppler-frekvens.

I lys av det ovenstående, er det innlysende at et skips rotasjonsbevegelser som ledsager de rådende sjøforhold kan produsere alvorlige forvrengninger i avstand/doppler skips-bildet, og dermed alvorlig underminere evnen til skips-gjenkjennelse og vellykket gjennomføring av standoff kommando-våpenstyring mot en utpektmål-skip-celle ved bruk av relativ avstands- og asimut-styringsteknikk som tidligere nevnt.

Fig. 4 illustrerer dannelsen ifølge foreliggende oppfinnelse av like doppler-gradienter over forskjellige avstandspakker i nærvær av skipets rotasjonsbevegelser. Som vist, er radar-siktelinjen betegnet med R^ og avstandspakker RB1, RB2, RB3 og RB4 dannes som en illustrasjon ved avstands-sampling av signalene som reflekteres av mål-skipet. Skipets rotasjonsbevegelse kan oppløses i rotasjoner om 2 ortogonale ak-ser a og b, som begge er perpendikulære på radar-siktelinjen, som vist.

Ved en skips-overflatekontur, som ikke varierer merkbart i elevasjon, produserer rotasjon om "b" aksen en doppler-gradient som en funksjon av tverr-siktelinje-dimensjonen (asimut) i hver avstands-pakke, med konstant helling for hver avstands-pakke, hvor hellingens størrelse er proporsjonal med den antatte rotasjonshastighet. Rotasjon om "a" aksen produserer en konstant doppler-forskyvning gjennom hver avstands-pakke, men denne varierer lineært fra avstands-pakke til avstands-pakke, avhengig av avstands-pakkens avstand fra rotasjonsaksen "a". Netto observert effekt er derfor den sammensatte verdi av de to rotasjoner. Uttrykt med no-menklaturen i fig. 2, kan doppler-gradienten i hver avstands-pakke gjengis ved

hvor f^ er doppler-forskyvningen, RQ er hellingsavstanden og A6 er asimutvinkelen med henblikk på sikteaksen, som er beliggende ved fokuspunktet F. Ved å definere hvor v'yV er netto horisontale tverr-siktelinje-hastighet san skyldes både flyets og skipets translasjonsbevegelse, omskrives ligning (1)

som gjengir det lineære forhold mellom doppler-forskyvning og asimutvinkel i en gitt avstandspakke.

Ved å plotte den interferometrisk bestemte asimutvinkel A9, som oppnås for hvert dopplerfilter i en gitt avstandspakke, sammenholdt med filter-dopplerfrekvensen f^, kan en minste kvadraters regresjonspasning utformes for å bestemme den beste rette linje gjennom punktene. Fra ligning (3) er hellingen av linjen M følgelig et mål på A./2V , slik at den netto doppler-produserende tverr-siktelinje-hastighet som inkluderer skipsrotasjonen v'yy kan bestemmes, fra hvilken den foreskrevne asimutoppløsning d cl Z, den koherente SAR integrasjonstid T og doppler-filter-båndbredden og avstanden kan fastsettes.

Hellingen Mr av den beste rette linje som passer for alle doppler/asimutvinkel-målepunkter i avstandspakken r, blir funnet fra standard-skjernaer for en vektholdig minste kvadraters lineær regresjon, dvs

hvor f\ og 9^ representerer i th koordinatparet dopplerfrekvens hhv interferometrisk asimutvinkel, og wi er en relativ vektleggingsfaktor som er proporsjonal med signalkraft i det i.-ende filteret. En bedret hellings-fastsettelse kan oppnås ved glatting (midling) av hellingsverdiene som oppnås over alle avstands-pakker (r = 1, 2, 3, ...R), ettersom normal systemstøy kan forventes å produsere noe resterende hellings-usikkerhet. Følgelig fremkommer den glattede hellingsfastsettelse M fra Fra ligning (3), som relaterer dopplerfrekvens til asimutvinkel via parametret M, oppnås filter-båndbredden BW (og avstanden) for en foreskrevet asimutoppløsning. Derfor hvor (9) res = den ønskede asimutvinkeloppløsning. Ettersom hvor daz = den ønskede tverravstands-oppløsning, Den tilpassede SAR integrasjonstid T finnes også fra

Integrasjonstiden, filter-båndbredden og avstanden brukes

prediktivt for neste apertur som skal dannes. Data blir be-handlet under aperturintervallet som følger umiddelbart et-

ter det intervall da de ble samlet og blir fremlagt for fremvisning umiddelbart etterpå. Det fremviste bilde er i skaler-te avstand- og tverravstand (asimut) koordinater og ved en foreskrevet oppløsning langs begge dimensjoner. Bildet blir også oppfrisket med aperturhastighet.

Ettersom det SAR-førende fly og mål-skipet kan gjennomgå translasjon, er det ønskelig å styre pekingen av antennesikteaksen både i asimut (tverr-avstand) og hellingsavstands-retninger for å opprette korrekt belysning av målet og nød-vendig målings-stabilitet under det syntetiske apertur-intervall. Asimut-styreordre genereres på basis av interti-avledede fly-navigasjonsmålinger, til hvilke legges inkre-mentordre, slik at gjennomsnittet av de interferometrisk bestemte asimutvinkelmålinger tilordnet de vesentlige skips-spredningsobjekter blir holdt på null (med henblikk på sik^~ teaksen) etter hvert som skipet følges gjennom etter hverand-re følgende aperturer, hvor antennesikteaksen dermed rettes mot skipets rotasjonssentrum.

På lignende måte blir bevegelseskompensasjons-fasekorrige-ringene påtrykt innkommende signaler på en puls-til-puls basis, utsagt fra inertisensor-utledede fly-navigasjonsmålinger, og underlagt det krav at den gjennomsnittlige doppler-frekvens fra alle viktige skips-spredningsobjekter blir holdt på null fra apertur til apertur.

Bevegelses-kompensasjons-faseendringen som en funksjon av

tid er derfor et mål på den relative forskyvningshastighet eller avstandshastighet mellom fly og mål-skip, og benyttes derfor for styring av reduksjonsvinkelen n (se fig. 2), til mål-skipet. Denne utledede relative avstandshastighet brukes også til å styre igangsetting av avstands-sampling fra en puls til neste, slik at tilsvarende avstands-sampler fra en puls til neste svarer til samme avstandsinkrement,et krav for oppnåelse av ønsket avstandsoppløsning og maksimal be-handlingsforsterkning over det koherente integrasjonsinter-yall.

Genereringen av et høyt oppløst avstand/asimut-skips-bilde gjør det mulig å plassere en viser på det sted i bildet hvor en bestemt oppløsningscelle danner den utpekte mål-celle.

For at kommando-våpenstyring skal kunne utføres til den yt-terste nøyaktighetsevne, kreves at viserstedet følges over en sekvens av bilder for å bli kontinuerlig lagt over den opprinnelig utpekte oppløsningscelle.

I fig. 5 er geometrien som styrer utformningen av viser-korreksjoner for skipets girebevegelse illustrert. Som vist der, representerer punkt P en hypotetisk mål-celle i en avstand (y)/asimut (x) koordinatramme. Etter hvert som tiden skrider frem, oppnås viser-følging av mål-cellen P normalt som ut-trykk for dens beregnede avstand/asimut-beliggenhet med re-feranse til det SAR-førende fly på basis av den utledede, relative translasjon mellom fly og skip fra apertur til apertur. Men som følge av en skips-rotasjonskomponent W z z, som fremkalles i hovedsak av skipets girebevegelse, ville en mål-celle nær skipets ytterende, opprinnelig under viseren ved P, tilsynelatende rotere i forhold til viseren etter hvert som tiden skrider frem, og derved fremkalle en signifikant viser-forskyvning og følgelig en våpenledningsfeil.

Det kan påtrykkes en ytterligere følgekorreksjon på viser-stedet for å eliminere denne potensielle feilkilde ved at det erkjennes at skipets rotasjonskomponent W z z kan bli kjent fra regresjonsoppløsningen for v'yy» som tidligere er omtalt. Endringen av vinkelen W, dW, som en funksjon av en inkrementell endring i tid dt, hvor W måles av det opprinne-lige sted av den utpekte mål-celle er gitt ved

En kombinasjon av ligningene (9) til (14) resulterer i

Ligning (15) og (16) representerer respektive korreksjonene i avstand og asimut etter et tidsinkrement dt for et opprinnelig mål-celle-sted i avstand og asimut av y og x med henblikk med skipets rotasjonssentrum. Verdien av Wzz, som skal brukes i ligningene (15) og (16), oppnås fra ligning (2), hvor v'Vy oppnås fra regresjonsoppløsningen på helheten av behandlede avstand/doppler/asimut-målinger, og for kjente beregninger av V og RQ. Viser-korreksjonene kan gjøres på en apertur-til-apertur-basis, hvor dt derfor representerer det koherente integrasjonsintervall etter foregående korreksjon.

Signifikante signal-returer fra skips-spredningsobjekter på forskjellige elevasjonsvinkler, som fra en skipsmast, kan produsere datapunkter som er betydelig spredt fra den rette linje som er passende for interferometriske asimutvinkel/ dopplerfrekvens-data som følge av deres ytterligere doppler-påvirkende hastigheter, som fremkalles av skipets rotasjon om akse "a" i fig. 4. Dette kunne bety en betydelig svekkel-se av nøyaktigheten av regresjonsløsningen for tverr-siktelinje-hastigheten v'vv/ som kreves for oppnåelse av de mål som foreliggende oppfinnelse har satt, i høyest mulig grad. Slike effekter kan minimaliseres ved utelukkelse av alle da-ta-punkter utenfor et foreskrevet terskelbånd om minste kvadraters tilpasning, som dannes av alle tilgjengelige datapunkter, og gjentilpasning til data etter en slik utelukkelse. Dersom et elevasjons-interferometer også skal implemen-teres i systemet i tillegg til asimut, kan elevasjons-målinger også benyttes som ekstra diskrimineringsfaktor i uteluk-ke lsespr ose ss en.

I fig. 6 er et blokk-skjema av det foretrukne utførelses-eksempel av systemet som benyttes for gjennomføring av foreliggende oppfinnelse illustrert. Som vist her, blir pulser av elektromagnetisk energi, generert i koherentsenderen 11

fra referansesignaler som utledes i generator/frekvens-syntetisator 12,utstrålt fra sende-antennen 9 for optimal bestråling av mål-skipet som er på vei på hav-overflaten. Signaler som reflekteres av mål-skipet mottas av interferometer-antennen 10, som omfatter to separate mottager-elementer hvis felles sikteakse-retning svarer til sende-antennens 9. Referansesignaler fra generator/frekvens-syntetisator 12, koherent med det sendte signal, blir påtrykt mottagerne 13

og 14 for demodulering av målsignalene som er mottatt av interf erometer-elementene til kvadratur-relaterte I og Q doppler-f or skjøvede komponenter, som representerer de reelle og imaginære komponenter av de momentane, analoge signalvekto-rer fra mottagerne. Disse analoge signalkomponenter blir di-gitalisert i A/D omformerne 15 og 16 med en samplings-hastighet som bestemmes av systemets krav til avstandsoppløs-ning. Disse digitaliserte sampler, som hver for seg representerer signalene som er mottatt av de to interferometer-elementer, blir lagret i masse-lagret 19 på en puls-til-puls-basis. Samtidig blir bevegelses-kompenserings-korreksjoner for antenne-fasesentertranslasjons- og rotasjonsbevegelser, likesom for skipets translasjonsbevegelse, beregnet og lagret i bevegelse-kompenserings-enheten 20 i en tids-rekke-følgeorden på basis av beregninger gjennomført i universal-

datamaskinen 17 av den to-veis siktelinje-forskyvningsend-ring mellom antenne-fasesentra og skipets rotasjonssenter-følgepunkt, utsagt ved driving av middel-doppler for alle skipets sprednings-objekter til null, som bestemt i avstand/ asimutvinkel-kartgeneratoren 23.

På slutten av det koherente integrasjons-intervall for hvil-ket data blir samlet, blir korreksjoner som er lagret i bevegelses-kompenseringsenheten 20 påtrykt tids-sekvensene som er lagret i masselager 19 i form av vektorrotasjoner som reflekterer den to-veis bevegelses-kompensasjonsfase-korrigering av hvert avstands-sample for hver puls av de (2) sekvenser som representerer signaler mottatt ved de to interf erometer-halvdeler under det koherente integrasjons-intervall. Etter bevegelses-kompenserings-korreksjon, blir data lest ut av masselageret 19 (idet nye data blir innført) for fourier-transformerings-digital-signalbehandling for opprettelse av den nødvendige filtrering, slik at man får den ønskede asimut-oppløsning i hver avstands-pakke. Filtre-ringen blir gjennomført i FFT prosessorer 21 og 22, som ut-fører rask fourier transformerings-digitalbehandling, for dannelse av asimut-oppløste koherent integrerte vektorsummer i hvert doppler-filter av hver avstands-pakke. Avstands/ doppler-kartene som genereres i FFT prosessorene 21 og 22 blir innført i avstand/asirnutvinkel-kartgeneratoren 23,

hvor det foretas en fase-sammenligning mellom tilsvarende avstand/doppler-celler i de to kartene på en celle-for-celle basis, av hver enkelt oppløsningscelle av de to kartene, for oppnåelse av den interferometriske asimutvinkel av signalet som mottas i hver slik oppløsningscelle, ifølge velkjente interf erometriske prinsipper, dvs = sin<-1> / (A/2nd) <X>/,

hvor A9 er asimutromvinkelen, d er interferometer-basisav-standen og, 3> er den målte elektriske fase. Bare de celler, hvis vektor-amplituder overstiger en fastlagt terskel blir brukt i interferometer-fasesammenligningen, for å eliminere overskytende vinkel-scintillasjon (asimut-feillokalisering)

i det fremviste bilde, som ellers ville ha oppstått på grunn av slike svakere signaler. Det således dannede avstand/asimut-

kart av mål-skipet blir lagret i avsøknings-omformeren 25 for summering med viser-videosignaler som er generert i Avsøknings-omformeren 25, og for bilde-intensitets-skalering, før inngang til skjerm-fremviser 26 for bilde-presentasjon av mål-skipet.

I tillegg blir avstand/asimut-matrisen som genereres i avstand/asimutvinkel-kartgeneratoren 23 også innført i tverr-siktelinje-hastighets-datamaskinen 24, hvor en vektlagt minste kvadrat lineær regresjons-rett-linje-pasning blir utført i hver avstands-pakke, ifølge foreliggende oppfinnelse, og som belyst ved ligning (4), for oppnåelse av hellingen av asimutvinkel/dopplerfordelingen Mr i hver slik avstands-pakke, og deretter en bedret beregning M, ved gjennomsnitts-dannelse over alle avstands-pakker, som belyst ved ligning (5). Denne beregnede hellingsverdi M blir innført i universal-datamaskinen 17 for fastsettelse av filter-båndbredde (og frekvens-separasjon) BW og integrasjonstid T ifølge ligningene (7) og (8), for styring av dannelsen av foreskrevet asimut-oppløsning i det etterfølgende koherente integrasjons-intervall.

Antenne-asimut-styreordre genereres i universal-datamaskin 17 på basis av flyets navigasjons-datainnganger fra gyro-navigasjonssystemet 18 og gjennomsnittsberegnede interferometriske asimutvinkel-målinger fra de forskjellige skips-sprednings-objekter dannet av avstand/asimutvinkel-kartgeneratoren 23, på en slik måte at gjennomsnittet av alle interf erometriske asimutvinkler blir holdt på null (med henblikk på dens elektriske sikteakse), når de blir glattet med et følge-filter i universal-datamaskinen 17 over etter hve-randre følgende aperturer. Netto puls-til-puls, to-veis siktelinje-forskyvnings-endringen som følge av relativ translatorisk bevegelse mellom flyet og skipet, som er beregnet i universal-datamaskinen 17 for bevegelses-kompense-ring, virker også som basis for styring av den presise timing for begynnelse av avstands-sampling ved A/D omformerne 15 og 16, slik at tilsvarende sampler fra puls-til-puls under det koherente integrasjons-intervall representerer samme avstands-inkrement av skipet.

Viser-anbringelse på en ønsket oppløsnings-celle av skipsbildet oppnås ved operatør-utpeking av video-signaler gjennom universal-datamaskinen 17 og påtrykking på avsøknings-omf ormeren 25. Viser-følging av den utpekte o<p>pløsningscelle av mål-skipet under våpenledningsfasen blir på lignende måte styrt av universal-datamaskinen 17 på basis av dennes beregninger av mål-cellens avstand- og asimutvinkel-forandring med tid, utledet fra dets navigasjons-oppløsninger for transla-toriske bevegelser mellom fly og skip, likesom på basis av dens oppløsning av skipets rotasjonshastighet W z z, for hvilken ytterligere avstand- og asimut-korrigeringer dy og dx i overensstemmelse med ligningene (15) og (16) blir beregnet og påtrykt avsøknings-omformeren 25. Beregning av Wzz blir utført ved bruk av. ligning (2) i universal-datamaskinen 17, hvor v'yy bestemmes fra regresjons-oppløsningene i tverr-siktelinje-hastighets-datamaskinen 24 og hvor V og RQ bestemmes i universal-datamaskinen 17 på basis av flyets inerti-målinger og mål-skip-følgedata oppnådd fra avstand/ asimutvinkel-kartgeneratoren 23.

Styresignaler for retting av antenne 9 og 10 og for puls-re-petisjonsfrekvens (prf) styring av den koherente sender 11 oppnås fra universal-datamaskinen 17. All oppgavestyring, som data-sending og igangsetting av underrutine-sekvenser, gjen-nomføres av radar-data-behandlingsenheten 27.

Skjønt det er illustrert separate sende- og mottagerantenner i blokk-skjemaet i fig. 6, kan sende- og mottagelses-funksjo-nene kombineres i en enkelt apertur. Alle elementer i blokk-skjemaet kan enten produseres eller kjøpes som separate kom-mersielle artikler og innlemmes i utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse av fagfolk. Mange av de funksjonelle en-heter som er vist separat i fig. 6, kan også kombineres for oppnåelse av en mer økonomisk konstruksjon.

Selv om oppfinnelsen således er beskrevet og illustrert i detalj, skal det understrekes at dette er gjort som et ek-sempel, og ikke skal betraktes som noen begrensning. Opp-finnelsens ide og ramme begrenses utelukkende av de etter-følgende krav.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for med forbedret asimut-oppløsning å danne et skalert avstand/asimut-bilde av et mål-skip under påvirkning av de forhold som råder på sjøen, idet der benyttes et luftbåret radarsystem med syntetisk apertur med en interferometerantenne og en fremviser som viser avstand mot asimutvinkel, idet fremgangsmåten omfatter trinnene: a) å utføre en interferometer-måling basert på en celle for celle fasesammenligning av den billeddannelse som oppnås etter avstandsselektering og dopplerfiltrering av de radarsignaler som oppnås fra to separate kanaler som har tilknytning til to separate antenneelementer som er avstandsorientert i asimut, for derved interferometrisk å måle den asimutvinkel som har tilknytning til hvert dopplerfilter i hver avstandspakke, b) å plotte som interferometer-asimutvinkel sammenlignet med filterdopplerfrekvens de målte data for hvert doppler-filter i hver avstandspakke, karakterisert ved trinnene: c) å styre innrettingen av interferometer-antennens sikteakse slik at der skaffes radar-belysning av mål-skipet, d) å styre avstands-samplingstidtagningen slik at tilsvarende sampler fra puls-til-puls over det koherente integrer-ingsintervall svarer til det samme avstands-inkrement av mål-skipet, e) å kompensere for fasevariasjonene i de mottatte signaler på grunn av de respektive bevegelser mellom det radar-bærende luftfartøy og skipet, f) å utføre en avveiet minste kvadraters lineær regresjonsrettlinje-tilpasning av de plottede datapunkter for asimutvinkel/dopplerfordeling for hver avstandspakke, g) å bestemme helningen av rettlinje-tilpasningen i forhold til asimutvinkel/dopplerfordelingen for hver avstands-pakke , h) å gjennomsnittsberegne helningsverdien som er bestemt over alle avstandspakker, og i) å bestemme utifrå de gjennomsnittsberegnede helnings-verdier verdiene av forhåndsbestemte systemparametre innbe-fattet syntetisk apertur-radar-integrasjonstid og doppler-filter-båndbredder og avstander som skal benyttes prediktivt i det etterfølgende koherente integrasjonsintervall ved dannelsen av avstand/asimut-bildet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter de ytterligere trinn: a) å fremvise det tildannede avstand/asimut-bilde av mål-skipet på fremviseren for fremvisning av avstand mot asimutvinkel , b) å viser-utpeke en avstand/asimut-oppløsningscelle i det fremviste bilde av mål-skipet, og c) å følge den utpekte oppløsnings-celle av mål-skipet fra apertur til apertur.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at den omfatter det ytterligere trinn at der på viser-stedet på en apertur-til-apertur-basis påtrykkes en følge-korrigering for kompenser-ing av skipets rotasjon om en akse som er ortogonal mot både flyets horisontale tverrsiktelinje-hastighet og mot radar-siktelinjen mot rotasjonssenter-følgepunktet av skipet.

4. Luftbåret syntetisk aperturradar-system omfattende en interferometer-antenne (10) med to seksjoner som er operativt forbundet med inngangen til to kanalmottagere og dopplerbehandlingssystem (13, 14, 19-23), en fremviser (26) som viser avstand mot asimutvinkel og er operativt forbundet med utgangen fra de to kanalmottagere og dopplerbehandlingssystem, samt billedsignalbehandlingsorganer (17, 24) for med forbedret asimutoppløsning å fremskaffe et skalert avstand/ asimut-bilde av et mål-skip under påvirkning av de forhold som råder på sjøen, omfattende: a) organer (23) for å utføre en interferometrisk måling basert på en celle-for-celle fasesammenligning av den billedinformasjon som oppnås etter avstandsselektering og dopplerfiltrering av radarsignaler som oppnås fra to separate kanaler som har tilknytning til de to separate antenne-seksjoner som er avstandsorientert i asimut, for derved interferometrisk å måle asimutvinkel som har tilknytning til hvert dopplerfilter i hver avstandspakke, b) organer (24) som tjener til å plotte som interferometer-asimutvinkel sammenlignet med filter-doppler-frekvens, de målte data for hver dopplerfilter i hver avstandspakke, karakterisert ved at systemet ytterligere omfatter: c) organer (17, 18) for styring av innstillingen av interferometer-antennens siktelinje for fremskaffelse av radar-belysning av mål-skipet, d) organer (15-17) for styring av avstandssampling-tidtag-ningen, slik at tilsvarende sampler fra puls-til-puls over det koherente integrasjonsintervall svarer til det samme avstands- inkrement for mål-skipet, e) organer (17, 20) for å kompensere for fasevariasjoner i de mottatte signaler som skyldes respektive bevegelser mellom det radarbårne luftfartøy og skipet, f) organer (24) for å utføre en avveiet minste kvadraters lineær regresjonsrettlinje-tilpasning til de plottede datapunkter for asimutvinkel/doppler-fordelingen for hver avstands-pakke , g) organer (24) for å bestemme helningen av rettlinje-tilpasningen i forhold til asimutvinkel/doppler-fordelingen for hver avstandspakke, h) organer (24) for gjennomsnittsberegning av helnings-verdiene bestemt over alle avstandspakker, og i) organer (17) for å bestemme utifrå den gjennomsnittsberegnede helningsverdi verdiene av forhåndsbestemte systemparametre innbefattende syntetisk aperturradar-integrasjonstid og dopplerfilter-båndbredder og avstander som skal benyttes prediktivt ved etterfølgende koherente integrasjons-intervaller ved dannelsen av avstand/asimut-bildet.

5. System som angitt i krav 4, karakterisert ved at billedsignalbehand-lingsorganene ytterligere innbefatter: a) organer (25) til å fremvise det tildannede avstand/ asimut-bilde av mål-skipet på fremviseren (26) for fremvisning av avstand mot asimutvinkel, b) organer (17) for viser-utpeking av en avstand/asimut-oppløsningscelle for det fremviste bilde av mål-skipet, c) organer (17) for å følge den utpekte oppløsnings-celle for mål-skipet fra apertur til apertur, og d) organer (17) for på viser-stedet på en apertur-til-apertur-basis å påtrykke en følge-korrigering for kompenser-ing av skipets rotasjon om en akse som er ortogonal mot både flyets horisontale tverrsiktelinje-hastighet og mot radar-siktelinjen mot rotasjonssenter-følgepunktet av skipet.

6. System som angitt i krav 5, karakterisert ved at billedsignalbehand-lingsorganene (17, 24) ytterligere omfatter organer for utelukkelse av eventuelle datapunkter som befinner seg utenfor et foreskrevet terskelbånd rundt den minste kvadraters tilpasning som er dannet av alle tilgjengelige datapunkter av asimutvinkel/doppler-fordelingen for hver avstandspakke, samt organer for gjentilpasning til dataene etter slik utelukkelse .