RU2304289C1 - Method for restoring radiolocation images of objects with stationary rotation center - Google Patents

Method for restoring radiolocation images of objects with stationary rotation center Download PDF

Info

Publication number
RU2304289C1
RU2304289C1 RU2006113478/09A RU2006113478A RU2304289C1 RU 2304289 C1 RU2304289 C1 RU 2304289C1 RU 2006113478/09 A RU2006113478/09 A RU 2006113478/09A RU 2006113478 A RU2006113478 A RU 2006113478A RU 2304289 C1 RU2304289 C1 RU 2304289C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dor
radiolocation
objects
radar
images
Prior art date
Application number
RU2006113478/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Архипович Понькин (RU)
Виктор Архипович Понькин
Галина Николаевна Акиньшина (RU)
Галина Николаевна Акиньшина
Николай Андреевич Мартынов (RU)
Николай Андреевич Мартынов
Тимур Султанович Ужахов (RU)
Тимур Султанович Ужахов
Original Assignee
Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2006113478/09A priority Critical patent/RU2304289C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2304289C1 publication Critical patent/RU2304289C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: measurements of radio-location chars of equipment object with reproduction of their radiolocation images.
SUBSTANCE: method is based on registration of amplitude diagram of reverse dissipation of object together with mobile supporting reflector S(φ), in form of a function of current observation angle φ within interval of angles Δφ≪1 rad and Fourier transformation S(φ) and computation of square modulus thereof for each fixed angle φ0, while registered at interval of observation angles Δφ are: reverse dissipation diagram of object without supporting reflector S0(φ) and reverse dissipation diagram of object together with mobile supporting reflector S1(φ), mounted on a platform of supporting-rotary device of measuring radiolocation complex at a distance from rotation axis exceeding half the maximal linear dimension of object in direction, perpendicular to pointing direction of object, difference reverse dissipation diagram is built based on them and by means of computation of Fourier transformation ΔS(φ) and square modulus of that transformation, radiolocation image of object is reproduced.
EFFECT: increased dimensions of working zone of measuring radiolocation complexes.
7 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к области измерения радиолокационных характеристик (РЛХ) объектов с восстановлением их радиолокационных изображений (РЛИ), и может быть использовано для увеличения размеров рабочей зоны некогерентных радиолокационных измерительных комплексов (РИК).The invention relates to radio engineering, in particular to the field of measuring radar characteristics (RLH) of objects with the restoration of their radar images (RLI), and can be used to increase the size of the working area of incoherent radar measuring complexes (RIC).

Известен способ восстановления РЛИ объектов по амплитудным ДОР, которые измеряются на некогерентных РИК (Гатилова И.Ю., Понькин В.А., Ужахов Т.С. Определение пространственной структуры локальных отражателей на поверхности объекта по амплитудной ДОР. Радиотехника, 2000, №6, с.79-84). Способ основан на использовании информации, непосредственно содержащейся в интерференционной структуре амплитудной ДОР S(φ) как функции текущего угла наблюдения φ на интервале углов наблюдения (-Δφ/2, Δφ/2).A known method of reconstructing radar images of objects from amplitude DORs, which are measured on incoherent DIRs (Gatilova I.Yu., Ponkin V.A., Uzhakhov TS. Determination of the spatial structure of local reflectors on the surface of an object by amplitude DOR. Radio engineering, 2000, No. 6 , p. 79-84). The method is based on the use of information directly contained in the interference structure of the amplitude DOR S (φ) as a function of the current viewing angle φ over the interval of viewing angles (-Δφ / 2, Δφ / 2).

Восстановление РЛИ осуществлялось путем решения обратной задачи по определению характеристик (месторасположения и амплитуды) ЛИ. Однако ввиду прогрессивного роста общего числа баз M=N(N-1)/2, с увеличением числа ЛИ-N и возникающих при этом трудностей решения обратной задачи применимость способа ограничена малым числом ЛИ (N<5). Поэтому к реальным объектам техники этот способ оказывается не применим.The radar image was restored by solving the inverse problem of determining the characteristics (location and amplitude) of the radar image. However, in view of the progressive increase in the total number of bases M = N (N-1) / 2, with an increase in the number of LI-N and the resulting difficulties in solving the inverse problem, the applicability of the method is limited by a small number of LI (N <5). Therefore, this method is not applicable to real objects of technology.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является способ восстановления РЛИ объектов, основанный на измерении амплитудной ДОР объекта со стационарным центром вращения с введением пространственной несущей частоты опорного сигнала путем обеспечения одновременно с вращением объекта поступательного с постоянной скоростью перемещения опорного отражателя или самого объекта и восстановление на этой основе РЛИ объектов (Варганов М.Е., Зиновьев Ю.С., Астанин Л.Ю. и др. Радиолокационные характеристики летательных аппаратов./ Под ред. Тучкова Л.Т., М., Радио и связь, 1985, с.138-139). Для исключения перекрытия восстановленного изображения нулевого порядка (содержащего помеховые изображения ЛИ, обусловленные их интерференционным взаимодействием) и двух сопряженных изображений первого порядка, содержащих неискаженную информацию о пространственной структуре ЛИ, необходимо выполнение условияThe closest set of essential features to the proposed method is a method for reconstructing radar images of objects, based on measuring the amplitude DOR of an object with a stationary center of rotation with the introduction of the spatial carrier frequency of the reference signal by providing simultaneously with the rotation of the object translational with a constant speed of movement of the reference reflector or the object itself and restoration on this basis, radar images of objects (Varganov M.E., Zinoviev Yu.S., Astanin L.Yu. et al. Radar characteristics tatelnyh devices. / Ed. Tuchkov LT, Moscow, Radio and Communications, 1985, s.138-139). To avoid overlapping the reconstructed image of the zero order (containing interference images of the LI due to their interference interaction) and two conjugated images of the first order containing undistorted information about the spatial structure of the LI, it is necessary to fulfill the condition

Figure 00000002
Figure 00000002

где v - скорость изменения фазы опорного сигнала, ωв - угловая скорость вращения объекта, rmax - наибольший радиус-вектор ЛИ в составе объекта, λ - рабочая длина волны.where v is the rate of change of the phase of the reference signal, ω in is the angular velocity of rotation of the object, r max is the largest radius vector LI in the composition of the object, λ is the working wavelength.

Без создания дополнительного оборудования, обеспечивающего линейное перемещение объекта или подвижного опорного отражателя, данный способ можно реализовать на существующих РИК путем установки опорного подвижного отражателя на вращающуюся платформу, на которой размещается и измеряемый объект. При установке опорного отражателя на краю платформы (в направлении, перпендикулярном линии визирования объекта) скорость изменения фазы сигнала подвижного опорного отражателя при этом будет равнаWithout creating additional equipment that provides linear movement of an object or a movable reference reflector, this method can be implemented on existing RICs by installing a reference movable reflector on a rotating platform on which the measured object is located. When installing the reference reflector on the edge of the platform (in a direction perpendicular to the line of sight of the object), the rate of change of the phase of the signal of the moving reference reflector will be equal to

Figure 00000003
Figure 00000003

где rп - радиус платформы РИК.where r p is the radius of the RIC platform.

Подставляя это значение скорости изменения фазы сигнала подвижного опорного отражателя в выражение (1), получим условие реализации прототипа на существующих РИК:Substituting this value of the rate of change of the phase of the signal of the moving reference reflector in expression (1), we obtain the condition for the implementation of the prototype on existing RIC:

Figure 00000004
Figure 00000004

То есть максимальный радиус rmax измеряемых объектов с использованием прототипа не превышает половины радиуса платформы rп/2.That is, the maximum radius r max of the measured objects using the prototype does not exceed half the radius of the platform r p / 2.

Учитывая, что размеры опорно-поворотных платформ РИК согласованы с размерами рабочей зоны РИК и объектов техники, выполнение условия (1) приводит к ограничению размеров рабочей зоны РИК. Это является основным недостатком прототипа.Considering that the dimensions of the RIC slewing platforms are consistent with the dimensions of the RIC working area and equipment, the fulfillment of condition (1) limits the size of the RIC working area. This is the main disadvantage of the prototype.

Задачей изобретения является увеличение размеров рабочей зоны РИК, обеспечивающих измерение РЛХ с восстановлением РЛИ объектов сложной формы со стационарным центром вращения по их амплитудным ДОР.The objective of the invention is to increase the size of the working area of the RIC, providing measurement of radar retrieval with the restoration of radar images of complex objects with a stationary center of rotation according to their amplitude DOR.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе восстановления РЛИ объектов со стационарным центром вращения, основанном на регистрации амплитудной диаграммы обратного рассеяния (ДОР) объекта совместно с подвижным опорным отражателем S(φ) как функции текущего угла наблюдения φ на интервале углов Δφ≪1 рад и вычислении квадрата модуля преобразования Фурье S(φ) для каждого фиксированного угла

Figure 00000005
на интервале углов наблюдения Δφ, регистрируют две ДОР: ДОР объекта совместно с подвижным опорным отражателем S1(φ), устанавливаемым, как и объект, на поворотной платформе РИК на расстоянии от оси вращения, большем половины максимального линейного размера объекта в направлении, перпендикулярном линии визирования объекта, и ДОР объекта без опорного отражателя S0(φ), составляют по ним разностную ДОРThe problem is solved due to the fact that in the known method for reconstructing radar images of objects with a stationary center of rotation, based on recording the amplitude backscatter diagram (DOR) of the object together with the movable reference reflector S (φ) as a function of the current viewing angle φ over the angle interval Δφ≪ 1 rad and calculating the squared Fourier transform modulus S (φ) for each fixed angle
Figure 00000005
on the interval of viewing angles Δφ, two DORs are recorded: the DOR of the object together with the movable support reflector S 1 (φ), installed, like the object, on the rotary platform of the RIC at a distance from the axis of rotation greater than half the maximum linear size of the object in the direction perpendicular to the line sighting of the object, and the DOR of the object without a reference reflector S 0 (φ), make up the difference DOR on them

ΔS(φ)=S1(φ)-S0(φ)ΔS (φ) = S 1 (φ) -S 0 (φ)

и по ней путем преобразования Фурье восстанавливают РЛИ объекта.and according to it by Fourier transform restore the radar image of the object.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что предложенный способ отличается от известного совокупностью новых существенных признаков:A comparative analysis of the claimed solution with the prototype shows that the proposed method differs from the known combination of new significant features:

- регистрацией на интервале углов наблюдения двух ДОР, ДОР с подвижным опорным отражателем, установленным на расстоянии, большем или равном половине максимального линейного размера объекта наблюдения в направлении, перпендикулярном средней линии визирования измерительной РЭС и ДОР одного объекта;- registration on the interval of viewing angles of two DOR, DOR with a movable reference reflector installed at a distance greater than or equal to half the maximum linear size of the object of observation in the direction perpendicular to the average line of sight of the measuring RES and DOR of one object;

- составлением разностной ДОР ΔS(φ), образуемой вычитанием из ДОР объекта + подвижный отражатель S1(φ), ДОР одного объекта S(φ);- compilation of the differential DOR ΔS (φ), formed by subtracting from the DOR of the object + a movable reflector S 1 (φ), the DOR of one object S (φ);

- вычислением преобразования Фурье разностной ДОР ΔS.- calculation of the Fourier transform of the differential DOR ΔS.

Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что технические решения, характеризующиеся совокупностью признаков, идентичных всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного изобретения критерию охраноспособности новизна.The analysis of the prior art allows us to establish that technical solutions characterized by a combination of features identical to all the features contained in the claims proposed by the applicant are absent, which indicates compliance of the claimed invention with the novelty protection criteria.

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого устройства, показали, что в общедоступных источниках информации не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками. Из уровня техники также не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявляемого изобретения на указанный заявителем технический результат. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию изобретательский уровень.Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed device showed that no solutions having features matching its distinctive features were found in publicly available information sources. The prior art also does not confirm the popularity of the influence of the distinctive features of the claimed invention on the technical result indicated by the applicant. Therefore, the claimed invention meets the condition of inventive step.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность его существования, работоспособность и воспроизводимость, так как для реализации заявляемого технического решения могут быть использованы известные материалы и оборудование.The proposed technical solution is industrially applicable, since the set of characteristics characterizing it provides the possibility of its existence, performance and reproducibility, since well-known materials and equipment can be used to implement the claimed technical solution.

Предложенная последовательность измерений, а именно сначала регистрируют ДОР объекта - S0(φ) в поле облучения РИК, потом наряду с объектом устанавливают в рабочем объеме РИК подвижный опорный отражатель, измеряют ДОР объекта + опорный отражатель S1(φ), составляют разностную ДОР ΔS(φ)=S1(φ)-S0(φ) и восстанавливают местоположение и интенсивность ЛИ отражения объекта, обеспечивает воплощение изобретения на существующих РИК и решение поставленной задачи - увеличение размеров рабочей зоны РИК по сравнению с известным способом в два раза. Это подтверждается результатами математического анализа, моделирования на ЭВМ и проведенными экспериментальными исследованиями на РИК «Звено-33» ФГНИИЦ РЭБ ОЭСЗ Минобороны России, существо которых состоит в следующем.The proposed sequence of measurements, namely, first register the object DOR - S 0 (φ) in the radiation field of the RIC, then, along with the object, install a movable reference reflector in the working volume of the RIC, measure the object DOR + reference reflector S 1 (φ), compose the differential DOR ΔS (φ) = S 1 (φ) -S 0 (φ) and restore the location and intensity LI reflection object, the invention provides an embodiment in existing DEC and solution of the problem - the increase in size of the working zone RIC compared with the known method twice. This is confirmed by the results of mathematical analysis, computer simulations and experimental studies conducted at the RIC “Link-33” of the Federal State Research Institute of Electronic Equipment, Electronic Equipment, Economic Defense and Economy of the Russian Ministry of Defense, the essence of which is as follows.

При установке на вращающейся платформе подвижного опорного отражателя (ДО) уравнение амплитудной ДОР системы «объект + ДО» (фиг.1), полученной в результате квадратичного детектирования эхо-сигналов на длине волны λ как функции угла наблюдения φ, с точностью до постоянного множителя, будет иметь видWhen installing a rotating reference reflector (DO) on a rotating platform, the equation of the amplitude DOR of the "object + DO" system (Fig. 1) obtained by quadratic detection of echo signals at a wavelength λ as a function of the observation angle φ, accurate to a constant factor, will have the form

Figure 00000006
Figure 00000006

на фиг.2 изображена схема формирования амплитудной ДОР объекта с использованием подвижного опорного отражателя, где r0, ri, rj, rn, A0, Ai, Aj, An, θ0, θi, θj, θn - радиусы вращения, амплитуды отражения и полярные углы наблюдения опорного, i, j и n - отражателей соответственно, λ - длина волны, N - число ЛИ (фиг.2).figure 2 shows a diagram of the formation of the amplitude DOR of the object using a movable reference reflector, where r 0 , r i , r j , r n , A 0 , A i , A j , A n , θ 0 , θ i , θ j , θ n are the radii of rotation, reflection amplitudes and polar angles of observation of the reference, i, j and n are reflectors, respectively, λ is the wavelength, N is the number of PIs (Fig. 2).

Для малых интервалов углов наблюдения (Δφ≪1) (фрагмент диаграммы (3) в пределах φ∈[-Δφ/2; Δφ/2] можно представить в видеFor small intervals of observation angles (Δφ≪1) (a fragment of the diagram (3) within φ∈ [-Δφ / 2; Δφ / 2] can be represented as

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000008
Where
Figure 00000008

- частота и начальная фаза пространственного колебания, обусловленного интерференцией волн, отраженных от n-го ЛИ и дополнительного отражателя- the frequency and initial phase of the spatial oscillation due to the interference of waves reflected from the nth LI and an additional reflector

Figure 00000009
Figure 00000009

- частота и начальная фаза интерференционных колебаний i-го и j-го локальных центров рассеяния объекта.- frequency and initial phase of interference oscillations of the i-th and j-th local scattering centers of the object.

Как следует из анализа выражения (3), при малых угловых интервалах наблюдения (Δφ≪1) оно по виду совпадает с выражением для амплитудной радиоголограммы объекта, зарегистрированной при наличии подвижного опорного отражателя, что, в принципе, обеспечивает разделение восстановленных сопряженных изображений. Действительно, восстановление одномерного изображения объекта путем вычисления квадрата модуля преобразования Фурье выражения (3) приводит к следующему результату:As follows from the analysis of expression (3), for small angular observation intervals (Δφ≪1), it in appearance coincides with the expression for the amplitude radio hologram of the object recorded in the presence of a moving reference reflector, which, in principle, ensures separation of the reconstructed conjugated images. Indeed, restoring a one-dimensional image of an object by calculating the squared modulus of the Fourier transform of expression (3) leads to the following result:

Figure 00000010
Figure 00000010

где

Figure 00000011
- постоянная составляющая амплитудной ДОР S1(φ);Where
Figure 00000011
- the constant component of the amplitude DOR S 1 (φ);

sinc(X)=sin(X)/X - Фурье-образ прямоугольного весового окна.sinc (X) = sin (X) / X - Fourier transform of a rectangular weight window.

Качественно полученный результат иллюстрирует фиг.3. В соответствии фиг.3 восстановленное по действительной голограмме радиолокационное изображение (7) состоит из трех компонентов, образованных совокупностью функций sin(X)/X. Первый из них соответствует постоянной составляющей амплитудной ДОР, пропорциональной сумме ЭПР всех отражателей в рабочем объеме РИК и расположен в нуле на оси пространственных частот. Второй компонент РЛИ несет полезную информацию о пространственной структуре объекта. Он образован в результате интерференции волн, отраженных от локальных отражателей на объекте и подвижного опорного отражателя, и состоит из двух сопряженных изображений 2 и 2`, расположенных симметрично на оси частот. Каждое из сопряженных изображений представляет собой сумму N весовых функций sin(X)/X, достигающих максимумов в точках ν0,n. При этом значение максимумов пропорционально амплитуде эхо-сигнала от n-го локального отражателя. Третий компонент 3 и 3` представляет собой мешающее изображение, обусловленное интерференцией рассеянных элементарными отражателями волн друг с другом, и вносит погрешность в измерение амплитуды сигналов, отраженных от локальных центров рассеяния.Qualitatively obtained result is illustrated in figure 3. In accordance with Fig. 3, the reconstructed from the actual hologram radar image (7) consists of three components formed by the combination of functions sin (X) / X. The first of them corresponds to the constant component of the amplitude DOR proportional to the sum of the EPR of all reflectors in the working volume of the RIC and is located at zero on the axis of spatial frequencies. The second component of the radar image carries useful information about the spatial structure of the object. It is formed as a result of interference of waves reflected from local reflectors on the object and a moving reference reflector, and consists of two conjugate images 2 and 2` located symmetrically on the frequency axis. Each of the conjugate images is the sum of N weight functions sin (X) / X, reaching maxima at the points ν 0, n . In this case, the maximum value is proportional to the amplitude of the echo signal from the nth local reflector. The third component 3 and 3` is an interfering image due to the interference of waves scattered by elementary reflectors with each other, and introduces an error in the measurement of the amplitude of signals reflected from local scattering centers.

Из фиг.3 видно, что в (7) в зависимости от соотношения пространственных частот ν0nmax и νmax, (где ν0nmax - максимальная частота интерференционного колебания опорного и n-го ЛИ объекта, νmax - максимальная частота интерференционного колебания i-го и j-го ЛИ объекта) возможны три варианта взаимного расположения компонентов восстановленного РЛИ.Figure 3 shows that in (7), depending on the ratio of spatial frequencies ν 0nmax and ν max , (where ν 0nmax is the maximum frequency of interference oscillations of the reference and nth LI objects, ν max is the maximum frequency of interference oscillations of the ith and the j-th object LI) there are three possible mutual arrangements of the components of the reconstructed radar image.

Если ν0nmax≥2νmax, то второй и третий компоненты изображения не пересекаются. В этом случае изображение может быть получено по одной записи амплитудной АДОР системы «объект - ДО». Недостатком такого варианта является ограничение линейных размеров измеряемых объектов ввиду необходимости двукратного превышения радиусом вращения опорного отражателя максимального радиуса объекта (3).If ν 0nmax ≥2ν max , then the second and third components of the image do not intersect. In this case, the image can be obtained from one record of the amplitude ADOR of the "object - DO" system. The disadvantage of this option is the limitation of the linear dimensions of the measured objects due to the need to double the radius of rotation of the reference reflector of the maximum radius of the object (3).

Если 2νmax0nmax≥νmax, то на полезное изображение 2 частично или полностью накладывается мешающее изображение 3. Один из возможных способов компенсации мешающего изображения, как было показано выше, заключается в восстановлении изображения объекта по разностной амплитудной ДОР: системы «объект - ДО» S(φ) и исследуемого объекта S(φ). B приближении малого сектора углов наблюдения разностная амплитудная диаграмма равнаIf 2ν max > ν 0nmax ≥ν max , then the interfering image 3 is partially or completely superimposed on the useful image 2. One of the possible ways to compensate for the interfering image, as shown above, is to restore the image of the object from the difference amplitude DOR: the “object - BEFORE »S (φ) and the studied object S (φ). In the approximation of a small sector of viewing angles, the difference amplitude diagram is

Figure 00000012
Figure 00000012

Фрагмент разностной амплитудной диаграммы (8) в малом секторе углов наблюдения можно рассматривать как свободную от мешающего интерференционного фона действительную голограмму Фурье объекта.A fragment of the difference amplitude diagram (8) in a small sector of the viewing angles can be considered as a real object Fourier hologram free of an interfering interference background.

В данном случае восстановленное изображениеIn this case, the restored image

Figure 00000013
Figure 00000013

содержит только два компонента - образ постоянной составляющей 1, равной ЭПР отражателя, и сопряженные изображения объекта 2 и 2` (фиг.3). При этом сопряженные изображения разделены. Преимуществом предлагаемого способа является более полное использование рабочего объема РИК, т.е. возможность работы с крупногабаритными объектами.contains only two components - the image of the constant component 1, equal to the EPR of the reflector, and the conjugate image of the object 2 and 2` (figure 3). In this case, the conjugate images are separated. The advantage of the proposed method is a more complete use of the working volume of the RIC, i.e. the ability to work with large objects.

Для разделения восстановленных по действительной разностной диаграмме (8) сопряженных изображений необходимо, чтобы координаты ДО в секторе синтеза РЛИ удовлетворяли условиюTo separate the conjugate images reconstructed from the actual difference diagram (8), it is necessary that the coordinates of the DO in the sector of the radar image synthesis satisfy the condition

Figure 00000014
Figure 00000014

Таким образом, в заявляемом способе, как следует из (10), при размещении опорного отражателя на краю платформы в перпендикулярном направлении к линии визирования объекта достаточно выполнение условияThus, in the inventive method, as follows from (10), when placing the reference reflector on the edge of the platform in the perpendicular direction to the line of sight of the object, it is sufficient to fulfill the condition

Figure 00000015
Figure 00000015

то есть размеры рабочей зоны РИК измеряемых объектов по сравнению с прототипом могут быть увеличены в два раза.that is, the dimensions of the working area of the RIC of the measured objects in comparison with the prototype can be doubled.

Полученный результат имеет простую физическую интерпретацию. При реализации способа в секторе углов Δφ все локальные отражатели находятся по одну сторону от линии визирования «РЛС - ДО» и, следовательно, дают (относительно подвижного опорного отражателя) доплеровский сдвиг частоты одного знака. В этом случае возникающие в процессе восстановления сопряженные изображения будут располагаться на оси частот по разные стороны относительно нуля (ν=0).The result obtained has a simple physical interpretation. When implementing the method in the sector of angles Δφ, all local reflectors are located on one side of the line of sight "radar - DO" and, therefore, give (relative to the movable reference reflector) a Doppler frequency shift of the same sign. In this case, conjugate images arising during the restoration process will be located on the frequency axis on opposite sides with respect to zero (ν = 0).

Полученные результаты математического моделирования на ЭВМ также подтверждают работоспособность заявляемого способа восстановления РЛИ объекта по их амплитудным ДОР при размерах измеряемых объектов, соизмеримых с размерами платформы. Для проверки использовался объект, состоящий из четырех одинаковых изотропных точечных отражателей. Длина волны зондирующего сигнала принималась равной λ=3 см. Геометрическая структура объекта, а также место установки подвижного опорного отражателя показаны на фиг.4. Одномерное изображение модели объекта, восстановленное в интервале углов наблюдения шириной Δφ=16° для угла визирования φ0=15°, изображено на фиг.5. Моделирование на ЭВМ показало возможность уверенного восстановления РЛИ при следующих характеристиках поля облучения: уровень спада амплитуды на краях рабочего объема ≤3 дБ, набег фаз - ≤π/8, что обеспечивает стабильность тонкой структуры ДОР и точность измерения ЭПР объектов не ниже 0,5 дБ в относительных максимумах.The obtained results of mathematical modeling on a computer also confirm the operability of the proposed method for reconstructing the radar image of an object from their amplitude DOR at the sizes of the measured objects commensurate with the dimensions of the platform. To check, an object consisting of four identical isotropic point reflectors was used. The wavelength of the probe signal was taken equal to λ = 3 cm. The geometric structure of the object, as well as the installation location of the movable reference reflector are shown in Fig. 4. A one-dimensional image of the model of the object, restored in the range of viewing angles of width Δφ = 16 ° for the viewing angle φ 0 = 15 °, is shown in Fig.5. Computer simulations have shown the possibility of confidently reconstructing the radar image with the following characteristics of the irradiation field: the amplitude decay level at the edges of the working volume is ≤3 dB, the phase incursion is ≤π / 8, which ensures the stability of the fine structure of DOR and the accuracy of measuring the EPR of objects not lower than 0.5 dB at relative highs.

В ходе проведенных исследований выявлено также важное для практики достоинство предложенного способа по сравнению с известным, которое состоит в его работоспособности независимо от общего числа локальных источников, наблюдаемых на объекте с заданного направления. Это обеспечивается за счет использования разностной амплитудной ДОР, в которой отсутствует составляющая, образованная взаимной интерференцией сигналов, отраженных от локальных источников вторичного излучения.In the course of the studies, the advantage of the proposed method, which is important for practice, as compared with the known one, is found, which consists in its operability, regardless of the total number of local sources observed at the object from a given direction. This is achieved through the use of a differential amplitude DOR, in which there is no component formed by the mutual interference of signals reflected from local sources of secondary radiation.

На фиг.1 изображено устройство, реализующее заявленный способ восстановления РЛИ объектов со стационарным центром вращения, на фиг.2 изображена схема формирования амплитудной ДОР объекта с использованием подвижного опорного отражателя, на фиг.3 изображено одномерное изображение объекта, восстановленное с использованием подвижного опорного отражателя S1(φ), на фиг 4 представлено одномерное изображение объекта, восстановленное по фрагменту действительной разностной ДОР ΔS(φ), на фиг.5 изображено одномерное изображение модели объекта, восстановленное в интервале углов наблюдения шириной Δφ=16° для угла визирования φ0=15°, фиг.6 иллюстрирует реконструкцию одномерного РЛИ реального объекта (автомобиля КАМАЗ), полученного обработкой ΔS в секторе углов Δφ=±4° при среднем угле визирования φ0=5°. На фиг.7 изображены восстановленное радиоизображение реального объекта совместно с подвижным опорным отражателем 7, идентифицированные на объекте ЛИ 8, 9, 10, 11, реконструированное радиоизображение подвижного опорного отражателя 12, объект наблюдения - 13 и подвижно-опорный отражатель 14.Figure 1 shows a device that implements the claimed method of restoring radar images of objects with a stationary center of rotation, figure 2 shows a diagram of the formation of the amplitude DOR of an object using a movable reference reflector, figure 3 shows a one-dimensional image of the object restored using a movable reference reflector S 1 (φ), FIG 4 shows a one-dimensional image of the object restored by part DOR real difference ΔS (φ), Figure 5 shows a one-dimensional image of the object model, Sun tanovlenii in the range of observation angles width Δφ = 16 ° for the angle of sight φ 0 = 15 °, Figure 6 illustrates a one-dimensional radar image reconstruction real object (KAMAZ) obtained ΔS processing in sector angles Δφ = ± 4 ° with an average angle of sight φ 0 = 5 °. Figure 7 shows the reconstructed radio image of a real object together with a movable reference reflector 7, identified on the object LI 8, 9, 10, 11, the reconstructed radio image of a movable reference reflector 12, the object of observation - 13 and the movable-reference reflector 14.

Устройство содержит (фиг.1) измерительную РЛС (приемо-передающее устройство) 1, измерительную трассу 2, опорно-поворотное устройство (ОПУ) 3 с платформой 4, объект измерения 5, подвижный опорный отражатель 6, размещаемый вместе с объектом на платформе 4 ОПУ 3 измерительного комплекса. В устройстве, реализующем предложенный способ, используются типовые узлы и элементы, выполненные на современном уровне развития техники.The device comprises (Fig. 1) a measuring radar (transceiver) 1, a measuring path 2, a slewing ring (OPU) 3 with a platform 4, an object of measurement 5, a movable reference reflector 6, placed together with the object on the platform 4 of the OPU 3 measuring complexes. In the device that implements the proposed method, typical nodes and elements are used, made at the current level of technological development.

Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.A device that implements the proposed method works as follows.

Предварительно проводится мероприятие, направленное на снижение уровня фона, обусловленного отражениями от элементов РИК. Излучаемые сигналы с передатчика измерительной РЛС 1 облучают объект 5 и подвижный опорный отражатель 6, устанавливаемые на платформе 4 ОПУ 3. С помощью приемного устройства измерительной РЛС 1 сигналы, отраженные от объекта 5 и от отражателя 6, принимают и регистрируют совместную ДОР (S1(φ) и ДОР S0(φ) объекта, составляют по ним разностную ДОР ΔS(φ)=S1(φ)-S0(φ) и по ней путем преобразования Фурье восстанавливают РЛИ объекта.A preliminary event is carried out aimed at reducing the background level due to reflections from elements of the RIC. The emitted signals from the transmitter of the measuring radar 1 irradiate the object 5 and the movable reference reflector 6, which are installed on the platform 4 of the control panel 3. Using the receiving device of the measuring radar 1, the signals reflected from the object 5 and from the reflector 6 receive and register the joint DOR (S 1 ( φ) and DOR S 0 (φ) of the object, make up the difference DOR ΔS (φ) = S 1 (φ) -S 0 (φ) according to them and reconstruct the object's radar image by the Fourier transform.

Существо предложенного способа восстановления РЛИ объектов по их ДОР, полученным на РИК с некогерентной приемо-передающей системой, состоит в следующем. Для реального поля облучения, созданного измерительной РЛС 1 и определяемого геометрией РИК, измеряют ДОР одного исследуемого объекта 5 и того же объекта совместно с подвижным опорным отражателем 6. Составляют разность измеренных ДОР (9). По формуле обратного преобразования Фурье вычисляют функцию вторичных источников V(ν) объекта и квадрат ее модуля, восстанавливая распределение ЛИ на перпендикуляре к направлению визирования или в картинной плоскости, а затем путем сравнения полученных для заданного угла визирования φ0 РЛИ с характерными конструктивными особенностями объекта идентифицируют местоположение выявленных ЛИ непосредственно на поверхности объекта.The essence of the proposed method for reconstructing radar images of objects from their DOR obtained at the RIC with an incoherent transceiver system is as follows. For the real radiation field created by the measuring radar 1 and determined by the geometry of the RIC, the DOR of one investigated object 5 of the same object is measured together with the movable reference reflector 6. The difference of the measured DOR is made (9). Using the inverse Fourier transform formula, the function of the secondary sources V (ν) of the object and the square of its module are calculated, restoring the LI distribution on the perpendicular to the direction of sight or in the picture plane, and then by comparing the values obtained for a given viewing angle φ 0, the radar images with the characteristic design features of the object are identified the location of the detected LI directly on the surface of the object.

Таким образом, у заявленного решения появляются новые свойства, заключающиеся в увеличении рабочей зоны РИК в два раза, измерении в реальном поле облучения РИК диаграммы обратного рассеяния объекта наблюдения S0(φ) и совместной ДОР объекта и размещаемого определенным образом на платформе ОПУ РИК (по перпендикуляру к направлению визирования «РЛС - центр вращения») подвижного опорного отражателя - S1(φ), составлении разностной ДОР ΔS(φ)=S1(φ)-S0(φ) и восстановлении на этой основе РЛИ объекта, которые не совпадают со свойствами известных решений и обуславливают достижение положительного эффекта, заключающегося в обеспечении идентификации ЛИ крупноразмерных объектов по результатам восстановления РЛИ, получаемым обработкой (обращением) разностных амплитудных ДОР, измеряемых на РИК с некогерентными приемо-передающими устройствами.Thus, the claimed solution has new properties consisting in doubling the working area of the RIC, measuring the backscatter pattern of the observation object S 0 (φ) in the real RIC field and the joint DOR of the object and placed in a certain way on the platform of the RIC perpendicular to the direction of sight "radar - center of rotation") of the movable reference reflector - S 1 (φ), compiling the differential DOR ΔS (φ) = S 1 (φ) -S 0 (φ) and restoring on this basis the radar of the object that are not match properties of known solutions th and determine the achievement of a positive effect, which consists in ensuring the identification of LI of large-sized objects by the results of the reconstruction of radar data obtained by processing (handling) difference amplitude DOR, measured on the RIC with incoherent transceiver devices.

Предложенный способ направлен на увеличение максимальных размеров рабочей зоны РИК и реализацию методов восстановления РЛИ на существующих РИК. Последнее достигается тем, что благодаря использованию разностных ДОР ΔS(φ) восстанавливаются неперекрывающиеся РЛИ и идентифицируются ЛИ на поверхности объектов наблюдения по их амплитудным ДОР, то есть без использования фазовых характеристик рассеиваемого объектами поля. Способ восстановления РЛИ объектов сложной формы реализуется путем расширения известных измерительных процедур, не требующих дополнительных материальных затрат и научных исследований.The proposed method aims to increase the maximum size of the working area of the RIC and the implementation of methods for the restoration of radar data on existing RIC. The latter is achieved by the fact that due to the use of differential DOR ΔS (φ), non-overlapping radar images are restored and LIs are identified on the surface of the objects of observation by their amplitude DOR, that is, without using the phase characteristics of the field scattered by the objects. The method for reconstructing radar images of complex shape objects is implemented by expanding well-known measurement procedures that do not require additional material costs and scientific research.

Claims (1)

Способ восстановления радиолокационных изображений (РЛИ) объектов со стационарным центром вращения, основанный на регистрации амплитудной диаграммы обратного рассеяния (ДОР) объекта совместно с подвижным опорным отражателем S(φ), как функции текущего угла наблюдения φ на интервале углов Δφ≪1 рад и преобразования Фурье S(φ) и вычислении квадрата модуля его для каждого фиксированного угла
Figure 00000016
отличающийся тем, что на интервале углов наблюдения Δφ регистрируют ДОР объекта без опорного отражателя S0(φ) и ДОР объекта совместно с подвижным опорным отражателем S1(φ), устанавливаемым, как и объект, на платформе опорно-поворотного устройства РИК на расстоянии от оси вращения, большем половины максимального линейного размера объекта в направлении, перпендикулярном линии визирования объекта, и составляют по ним разностную ДОР
A method for reconstructing radar images (RLI) of objects with a stationary center of rotation, based on recording the amplitude backscatter diagram (DOR) of the object together with a moving reference reflector S (φ), as a function of the current viewing angle φ over the interval of angles Δφ≪1 rad and the Fourier transform S (φ) and calculating the squared modulus of it for each fixed angle
Figure 00000016
characterized in that on the interval of observation angles Δφ register the object DOR without a reference reflector S 0 (φ) and the object DOR together with a movable reference reflector S 1 (φ), installed, like the object, on the platform of the rotary support device RIC at a distance from axis of rotation greater than half of the maximum linear size of the object in the direction perpendicular to the line of sight of the object, and make up the differential DOR
ΔS(φ)=S1(φ)-S0(φ)ΔS (φ) = S 1 (φ) -S 0 (φ) и путем вычисления преобразования Фурье ΔS(φ) и квадрата модуля этого преобразования восстанавливают РЛИ объекта.and by calculating the Fourier transform ΔS (φ) and the squared modulus of this transformation, restore the radar image of the object.
RU2006113478/09A 2006-04-20 2006-04-20 Method for restoring radiolocation images of objects with stationary rotation center RU2304289C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006113478/09A RU2304289C1 (en) 2006-04-20 2006-04-20 Method for restoring radiolocation images of objects with stationary rotation center

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006113478/09A RU2304289C1 (en) 2006-04-20 2006-04-20 Method for restoring radiolocation images of objects with stationary rotation center

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2304289C1 true RU2304289C1 (en) 2007-08-10

Family

ID=38510899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006113478/09A RU2304289C1 (en) 2006-04-20 2006-04-20 Method for restoring radiolocation images of objects with stationary rotation center

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2304289C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559228C1 (en) * 2014-05-12 2015-08-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" Method of forming radio hologram of object and device therefor
RU2612323C1 (en) * 2016-03-28 2017-03-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Image reconstruction method in two-channel scanning system
RU2647702C1 (en) * 2016-11-17 2018-03-16 Александр Владимирович Коренной Method of modeling images in radar systems for remote sensing of extended objects

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВАРГАНОВ М.Е. и др. Радиолокационные характеристики летательных аппаратов./ Под ред. Л.Т. ТУЧКОВА. - М.: Радио и связь, 1985, с.138, 139. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559228C1 (en) * 2014-05-12 2015-08-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" Method of forming radio hologram of object and device therefor
RU2612323C1 (en) * 2016-03-28 2017-03-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Image reconstruction method in two-channel scanning system
RU2647702C1 (en) * 2016-11-17 2018-03-16 Александр Владимирович Коренной Method of modeling images in radar systems for remote sensing of extended objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Özdemir et al. A review on migration methods in B‐scan ground penetrating radar imaging
US11860267B2 (en) Systems and methods for interpolated virtual aperture radar tracking
Pieraccini et al. ArcSAR: Theory, simulations, and experimental verification
US8698668B2 (en) SAR radar system
US4717916A (en) High resolution imaging doppler interferometer
JP2005503539A (en) Method and apparatus for identifying buried objects using underground search radar
Gao et al. Implementation of the phase shift migration in MIMO-sidelooking imaging at terahertz band
Yamaguchi et al. Synthetic aperture FM-CW radar applied to the detection of objects buried in snowpack
Dei et al. Detection of vertical bending and torsional movements of a bridge using a coherent radar
RU2304289C1 (en) Method for restoring radiolocation images of objects with stationary rotation center
Aftanas et al. Efficient method of TOA estimation for through wall imaging by UWB radar
Van Baelen et al. Radar interferometry technique and anisotropy of the echo power distribution: First results
Kinney et al. Scattering from a corrugated surface: Comparison between experiment, Helmholtz–Kirchhoff theory, and the facet‐ensemble method
Van Baelen et al. Radar interferometry technique: Three‐dimensional wind measurement theory
Razevig et al. Imaging under irregular surface using microwave holography
CN113534140B (en) Ground penetrating radar three-dimensional imaging method based on wave field cross correlation
Miccinesi et al. A GPR Able to Detect Its Own Position Using Fixed Corner Reflectors on Surface
Yocky et al. VideoSAR collections to image underground chemical explosion surface phenomena
Joret et al. Development of ground penetrating radar hybrid system using Vivaldi antenna for buried object detection
Walford et al. The detailed study of glacier beds using radio-echo techniques
Persico et al. Ground-Penetrating Radar: Technologies and Data Processing Issues for Applications in the Field of Cultural Heritage
Soumekh Airborne synthetic aperture acoustic imaging
Titchenko et al. The method for solving the inverse problem of bistatic remote sensing of the sea surface with moving receiver and transmitter
Gu et al. SAR processing for GPSAR systems
Sai et al. High-resolution 3D image reconstruction based on multistatic UWB phase processing

Legal Events

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

Effective date: 20080421