RU2379706C2 - Method to increase resolution of radio-and ir-images - Google Patents

Method to increase resolution of radio-and ir-images Download PDF

Info

Publication number
RU2379706C2
RU2379706C2 RU2008112092/09A RU2008112092A RU2379706C2 RU 2379706 C2 RU2379706 C2 RU 2379706C2 RU 2008112092/09 A RU2008112092/09 A RU 2008112092/09A RU 2008112092 A RU2008112092 A RU 2008112092A RU 2379706 C2 RU2379706 C2 RU 2379706C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
amplitudes
rirr
channels
matrices
Prior art date
Application number
RU2008112092/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008112092A (en
Inventor
Владимир Константинович Клочко (RU)
Владимир Константинович Клочко
Владимир Викторович Курилкин (RU)
Владимир Викторович Курилкин
Александр Александрович Куколев (RU)
Александр Александрович Куколев
Сергей Анатольевич Львов (RU)
Сергей Анатольевич Львов
Original Assignee
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет
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 агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет filed Critical Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет
Priority to RU2008112092/09A priority Critical patent/RU2379706C2/en
Publication of RU2008112092A publication Critical patent/RU2008112092A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379706C2 publication Critical patent/RU2379706C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radiolocation.
SUBSTANCE: invention relates to passive radiolocation, particularly, to radio-IR-radars (RIRR) intended for surface and air observation and built around to mobile or stationary RIRR with scanning center-aligned antennas of radiometric channels with different directional characteristics (DC). Proposed invention aims at increasing resolution of radio-IR-images in angle coordinates and expanding the range of sharp vision to RIRR field of vision. Proposed method consists in that, during surface or air observation with scanning RIRR comprising several center-aligned antennas with directional characteristics described by functions with separate variables, block matrix is formed to measure the main and mixed channels. Then, measurement matrix is multiplied, on the right and left sides, by weight factor matrix, matrix factors being calculated preliminary in compliance with a certain procedure.
EFFECT: matrix of amplitude estimates representing recovered object image in RIRR vision field with resolution in angle coordinates increased several times.

Description

Изобретение относится к пассивной радиолокации, а именно к радиотеплолокационным станциям (РТЛС) наблюдения за поверхностью и воздушной обстановкой на базе подвижных или неподвижных носителей РТЛС со сканирующими совмещенными по центру антеннами радиометрических каналов с различными характеристиками диаграмм направленности антенн (ДН).The invention relates to passive radar, and in particular to radar stations (RTLS) for monitoring the surface and air conditions on the basis of mobile or stationary carriers of RTLS with scanning center-aligned antennas of radiometric channels with different characteristics of antenna patterns (NAM).

При наблюдении РТЛС за наземными и воздушными объектами осуществляется построчное сканирование антенной РТЛС зоны обзора с непрерывным смещением антенны по азимуту и углу места [1, с.71-73, 2, 3]. При этом формируется двумерное радиотеплоизображение (РТИ) объектов и подстилающей поверхности. Четкость РТИ и точность определения угловых координат объектов на РТИ при таком способе формирования изображения ограничена шириной ДНА. Поэтому изображение получается смазанным по угловым координатам. Возникает проблема повышения разрешающей способности РТИ по углам за счет алгоритмической обработки наблюдаемых смазанных изображений. Известны способы повышения разрешающей способности по угловым координатам для сканирующих РЛС [4, 5], которые могут быть использованы также для формирования РТИ на базе сканирующих РТЛС. Однако эти способы обладают одним общим недостатком - ограниченной точностью восстановления изображений из-за малого числа измерительных каналов и потерей информации об изображении по периметру зоны обзора.When observing RTLS for ground and air objects, line-by-line scanning by the RTLS antenna of the viewing area is carried out with a continuous displacement of the antenna in azimuth and elevation [1, pp. 71-73, 2, 3]. In this case, a two-dimensional radio thermal image (RTI) of the objects and the underlying surface is formed. The clarity of the rubber goods and the accuracy of determining the angular coordinates of objects on the rubber goods with this method of image formation is limited by the width of the bottom. Therefore, the image is blurry in angular coordinates. There is a problem of increasing the resolution of solid-state rubber products in the corners due to the algorithmic processing of the observed blurry images. Known methods for increasing the resolution in angular coordinates for scanning radars [4, 5], which can also be used to form RTI based on scanning RTLS. However, these methods have one common drawback - the limited accuracy of image restoration due to the small number of measuring channels and the loss of image information along the perimeter of the viewing area.

Наиболее близким по технической сущности является способ повышения разрешающей способности по угловым координатам [4], который заключается в восстановлении матрицы изображения в срезах дальности и сводится к следующим операциям.The closest in technical essence is a way to increase the resolution in angular coordinates [4], which consists in restoring the image matrix in range slices and reduces to the following operations.

1. Антенну РЛС последовательно смещают по азимуту и углу места соответственно на величину (2n+1)-й и (2m+1)-й части ширины ДН построчно в зоне обзора. Ширина ДН составляет 2n+1 элементов дискретизации по азимуту и 2m+1 элементов дискретизации по углу места.1. The radar antenna is successively shifted in azimuth and elevation, respectively, by the value of the (2n + 1) th and (2m + 1) th part of the beam width line by line in the field of view. The beam width is 2n + 1 azimuth sampling elements and 2m + 1 azimuth sampling elements.

2. Полученные при каждом i, j-м положении луча амплитуды отраженных сигналов на выходе одного суммарного канала РЛС y(i, j) формируют в матрицу измерений y(i, j),

Figure 00000001
,
Figure 00000002
.2. The amplitudes of the reflected signals obtained at each i, jth position of the beam at the output of one total radar channel y (i, j) are formed into the measurement matrix y (i, j),
Figure 00000001
,
Figure 00000002
.

3. Относительно каждого i, j-гo элемента x(i, j),

Figure 00000003
,
Figure 00000004
, искомой матрицы изображения X строится
Figure 00000005
плавающее окно размера (2m1+1)×(2n1+1), m1<m, n1<n. Амплитуды y(i+i1, j+j1) матрицы измерений Y, взятые в этом окне при
Figure 00000006
,
Figure 00000007
3. Regarding each i, j-th element x (i, j),
Figure 00000003
,
Figure 00000004
, the desired image matrix X is constructed
Figure 00000005
a floating window of size (2m 1 +1) × (2n 1 +1), m 1 <m, n 1 <n. The amplitudes y (i + i 1 , j + j 1 ) of the measurement matrix Y taken in this window for
Figure 00000006
,
Figure 00000007

суммируют по i1 и j1 с весовыми коэффициентами h(i1, j1), расчет которых осуществляется заранее по определенной методике. Для ДНА суммарного канала, которая описывается функцией с разделенными переменными по угловым координатам, весовые коэффициенты разделяются по переменным: h(i,j)=h1(i)·h2(j), и двойная сумма вычисляется как повторная сумма:summarize by i 1 and j 1 with weight coefficients h (i 1 , j 1 ), the calculation of which is carried out in advance according to a certain technique. For the BOTTOM of the total channel, which is described by a function with separated variables by angular coordinates, the weight coefficients are divided by variables: h (i, j) = h 1 (i) · h 2 (j), and the double sum is calculated as the repeated sum:

Figure 00000008
Figure 00000008

в виде двукратного повторения одномерных операций: вначале по строкам и затем по столбцам. Операции (1) выполняются в процессе формирования строк матрицы измерений Y, что увеличивает быстродействие алгоритма восстановления изображения X.in the form of a double repetition of one-dimensional operations: first by rows and then by columns. Operations (1) are performed in the process of forming rows of the measurement matrix Y, which increases the speed of the image restoration algorithm X.

4. Полученные оценки

Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
располагают в составе матрицы
Figure 00000012
, которая представляет собой восстановленное в данном сечении дальности изображение в i, j-x синтезированных элементах разрешения по азимуту и углу места, размеры которых в несколько раз меньше ширины ДНА.4. The received estimates
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
positioned as part of the matrix
Figure 00000012
, which is the image restored in this section of the range in i, jx synthesized resolution elements in azimuth and elevation, the dimensions of which are several times smaller than the width of the bottom.

5. Применительно к РТЛС под сечением дальности будет пониматься весь диапазон дальности в зоне обзора. Поэтому, в отличие от радиолокационного [4], РТИ будет получаться двумерным в координатах угол места - азимут.5. For RTLS, the range cross section will be understood as the entire range of range in the field of view. Therefore, in contrast to the radar [4], the rubber goods will be obtained two-dimensional in the coordinates of the elevation - azimuth.

Однако указанный способ обладает следующими недостатками.However, this method has the following disadvantages.

1. Способ ограничен рассмотрением только одного канала измерения и не предусматривает возможность увеличения числа каналов, что привело бы к повышению точности оценивания амплитуд и, как следствие, повышению разрешающей способности изображений.1. The method is limited to considering only one measurement channel and does not provide for the possibility of increasing the number of channels, which would lead to an increase in the accuracy of the estimation of amplitudes and, as a result, an increase in the resolution of images.

2. В полученной матрице оценок

Figure 00000013
с элементами
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
теряется информация об изображении по периметру зоны обзора, и матрица
Figure 00000017
с элементами
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
оказывается полностью не заполненной. Это вызвано тем, что в плавающем окне вычисляется только одна оценка, соответствующая центру окна.2. In the resulting matrix of estimates
Figure 00000013
with elements
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
information about the image around the perimeter of the viewing area is lost, and the matrix
Figure 00000017
with elements
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
It turns out to be completely unfilled. This is because in the floating window, only one estimate is calculated, corresponding to the center of the window.

Технический результат направлен на повышение разрешающей способности РТИ по угловым координатам и расширение области четкого видения до области обзора РТЛС.The technical result is aimed at increasing the resolution of the RTI in angular coordinates and expanding the area of clear vision to the field of view of the RTLS.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается тем, что способ повышения разрешающей способности радиотепловых изображений заключается в том, что при наблюдении за поверхностью или воздушной обстановкой с помощью сканирующей РТЛС с одной антенной, ДН которой описывается функцией с разделенными переменными, последовательно смещают антенну по азимуту и углу места соответственно на величину (2n+1)-й и (2m+1)-й части ширины ДН построчно в зоне обзора, измеряют амплитуды принимаемых сигналов при каждом i, j-м положении антенны и формируют из этих амплитуд матрицу измерений Y11 с элементами y(i, j),

Figure 00000021
,
Figure 00000022
, которую далее обрабатывают, отличающийся тем, что в антенной системе число каналов k увеличивают до К, где k=1, 2, …, K, дополнительно формируют матрицы измерений амплитуд основных каналов Y22, …, YKK, параллельно формируют матрицы измерений амплитуд смешанных каналов Yqk, где
Figure 00000023
,
Figure 00000024
, q≠k, которые синтезируются на основе матриц Ykk,
Figure 00000025
составляют из полученных матриц блочную матрицу Y, затем умножают блочную матрицу Y слева и справа на блочные матрицы весовых коэффициентов НA и НB, вычисляемые заранее, и формируют матрицу оценок амплитуд всей I×J-зоны обзора
Figure 00000026
представляющую собой матрицу радиотеплового изображения поверхности или воздушной обстановки в виде совокупности амплитуд сигналов излучения в элементах дискретизации угломерного пространства с возможностью их отображения на экране индикатора РТЛС.The technical result of the proposed technical solution is achieved in that a way to increase the resolution of thermal thermal images is that when observing a surface or airborne environment using a scanning RTLS with one antenna, whose DN is described by a function with separated variables, the antenna is successively shifted in azimuth and angle places, respectively, by the value of the (2n + 1) th and (2m + 1) th parts of the beam width line by line in the field of view, the amplitudes of the received signals are measured for each i, jth ant data and form from these amplitudes a measurement matrix Y 11 with elements y (i, j),
Figure 00000021
,
Figure 00000022
which is further processed, characterized in that in the antenna system the number of channels k is increased to K, where k = 1, 2, ..., K, additionally matrixes of amplitudes are measured for the amplitudes of the main channels Y 22 , ..., Y KK , amplitude matrices are formed in parallel mixed channels Y qk , where
Figure 00000023
,
Figure 00000024
, q ≠ k, which are synthesized based on the matrices Y kk ,
Figure 00000025
make up the block matrix Y from the resulting matrices, then multiply the block matrix Y on the left and right by the block matrices of weight coefficients H A and H B calculated in advance, and form a matrix of estimates of the amplitudes of the entire I × J viewing area
Figure 00000026
which is a matrix of a radio thermal image of a surface or air environment in the form of a set of amplitudes of radiation signals in the discretization elements of the goniometric space with the possibility of their display on the screen of the RTLS indicator.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

1. Антенная система, представляющая собой в общем случае несколько совмещенных по центру антенн с разными характеристиками ДН, описываемыми функциями с разделенными по углам переменными, сканирует зону обзора построчно, смещаясь по азимуту и углу места соответственно на (2n+1)-ю и (2m+1)-ю часть ширины ДН.1. The antenna system, which in the general case is several center-aligned antennas with different characteristics of the beam, described by functions with angularly separated variables, scans the field of view line by line, shifting in azimuth and elevation, respectively, to the (2n + 1) -th and ( 2m + 1) -th part of the width of the DN.

2. Цифровая система обработки принимаемых радиометром сигналов измеряет в каждом k-м канале (k=1, 2, …, К) амплитуды сигналов, привязывает эти амплитуды к соответствующим i, j-м положениям антенны и формирует матрицы измерений основных каналов Y11, Y22, …, YKK.2. The digital processing system of the signals received by the radiometer measures the amplitudes of the signals in each kth channel (k = 1, 2, ..., K), associates these amplitudes with the corresponding i, jth antenna positions, and generates measurement matrices of the main channels Y 11 , Y 22 , ..., Y KK .

2. Параллельно формируются матрицы измерений смешанных каналов Yqk,

Figure 00000027
,
Figure 00000028
, q≠k. Эти матрицы синтезируются на основе матриц Ykk,
Figure 00000029
основных каналов в соответствии с методикой, изложенной в расчетной части.2. In parallel, matrixes of measurements of mixed channels Y qk are formed ,
Figure 00000027
,
Figure 00000028
, q ≠ k. These matrices are synthesized based on the matrices Y kk ,
Figure 00000029
main channels in accordance with the methodology described in the calculation part.

3. Предусматривается работа антенной системы, состоящей из К2 каналов: К основных и К2-К смешанных. Смешанные i, j-e каналы обладают характеристиками ДНА, соответствующими по углу места i-му и по азимуту j-му основным каналам. После приема и обработки сигналов в смешанных каналах формируются матрицы измерений Yqk,

Figure 00000030
,
Figure 00000031
, q≠k. ДН всех каналов описываются функциями с разделенными переменными.3. The operation of the antenna system, consisting of K 2 channels: K main and K 2 -K mixed. Mixed i, je channels have DND characteristics corresponding to the i-th angle and azimuth of the j-th main channels. After receiving and processing the signals in the mixed channels, the measurement matrices Y qk are formed ,
Figure 00000030
,
Figure 00000031
, q ≠ k. The DVs of all channels are described by functions with separated variables.

4. Из полученных матриц составляется блочная матрица измерений Y=(Yqk) и вычисляется матрица оценок амплитуд

Figure 00000032
с элементами
Figure 00000033
,
Figure 00000034
,
Figure 00000035
по формуле4. From the obtained matrices, a block measurement matrix Y = (Y qk ) is compiled and the matrix of amplitude estimates is calculated
Figure 00000032
with elements
Figure 00000033
,
Figure 00000034
,
Figure 00000035
according to the formula

Figure 00000036
Figure 00000036

где НA и НB - в общем случае блочные матрицы весовых коэффициентов, которые вычисляются заранее в соответствии с методикой, изложенной в расчетной части.where H A and H B are in the general case block matrices of weighting coefficients, which are calculated in advance in accordance with the methodology described in the calculation part.

5. Матрица

Figure 00000037
представляет собой восстановленное в элементах дискретизации изображение поверхности или воздушной обстановки в зоне обзора РТЛС с повышенным в несколько раз разрешением по углам, которое выводится на экран индикатора.5. The matrix
Figure 00000037
represents the image of the surface or air situation restored in the discretization elements in the RTLS viewing area with a several-fold increased angular resolution, which is displayed on the indicator screen.

Расчет матриц весовых коэффициентов сводится к следующему.Calculation of weighting matrices is as follows.

Дискретная модель измерений в q, k-м канале при i, j-м положении антенны на выходе цифровой системы обработки приемного сигнала описывается следующей суммарной зависимостью:The discrete model of measurements in the q, kth channel with the i, jth position of the antenna at the output of the digital processing system of the receiving signal is described by the following total dependence:

Figure 00000038
Figure 00000038

где αqk(i1, j1) - нормированные коэффициенты ДН q, k-гo канала, характеризующие интенсивность прихода сигнала с i1, j1-го углового направления относительно (i, j); x(i, j) - искомые параметры, характеризующие амплитуды сигналов излучения в i, j-x элементах дискретизации; рqk(i, j) - центрированные гауссовские помехи q, k-гo канала: pqk(i, j)∈N(0, σ2P), включающие в себя ошибки формирования модели (3) и шумы аппаратуры.where α qk (i 1 , j 1 ) are the normalized coefficients of the channel q, k-th channel, characterizing the intensity of the signal arrival from the i 1 , j 1st angular direction relative to (i, j); x (i, j) are the desired parameters characterizing the amplitudes of the radiation signals in i, jx bins; p qk (i, j) is the centered Gaussian interference of the qth, kth channel: p qk (i, j) ∈N (0, σ 2 P ), including model formation errors (3) and hardware noise.

Для круговых и веерных ДН антенн РТЛС коэффициенты ДН могут быть представлены как функции с разделенными переменными:For circular and fan-shaped antenna patterns of RTLS antennas, the coefficients of the antenna pattern can be represented as functions with separated variables:

Figure 00000039
Figure 00000039

например: αqk(i, j)=exp(-λq·i2)·exp(-µk·j2),for example: α qk (i, j) = exp (-λ q · i 2 ) · exp (-µ k · j 2 ),

где λq, µk - параметры аппроксимации ДН соответственно по вертикали и горизонтали (для круговой ДНА λqq).where λ q , μ k are the approximation parameters of the DN along the vertical and horizontal, respectively (for a circular DND, q q = μ q ).

С учетом свойства (4) модель (3) принимает видTaking into account property (4), model (3) takes the form

Figure 00000040
Figure 00000040

что позволяет представить совокупность i, j-x измерений,

Figure 00000041
,
Figure 00000042
в следующей матричной форме:which allows us to represent a set of i, jx measurements,
Figure 00000041
,
Figure 00000042
in the following matrix form:

Figure 00000043
Figure 00000043

где Yqk=(Уqk(i, j) - I×J-матрица измерений q, k-гo канала; А=(αsi)-I×(I+2m)-матрица ленточного типа коэффициентов ДН, описывающая смазывание изображения по вертикали; Х=(x(i, j)) - (I+m)×(J+m)-матрица искомых параметров поля излучения;

Figure 00000044
- (J+2n)×J-матрица ленточного типа коэффициентов ДН, описывающая смазывание изображения по горизонтали, причем для круговой ДН матрицы А и В совпадают: А=В; P=(p(i, j)) - I×J-матрица помех; Т - символ транспонирования.where Y qk = (Y qk (i, j) is the I × J-matrix of measurements of the qth, kth channel; A = (α si ) -I × (I + 2m) is a tape-type matrix of day-to-day coefficients describing image blurring vertically; X = (x (i, j)) - (I + m) × (J + m) -matrix of the desired parameters of the radiation field;
Figure 00000044
- (J + 2n) × J-matrix of the tape type of the coefficients of the pattern, which describes the horizontal blur of the image, moreover, for a circular pattern, the matrices A and B are the same: A = B; P = (p (i, j)) - I × J interference matrix; T is the symbol for transposition.

Помещая матрицы формулы (6) в соответствующие блочные матрицы Y, А, В, Р, получим следующую матрично-блочную модель измерений:Placing the matrices of formula (6) in the corresponding block matrices Y, A, B, P, we obtain the following matrix-block model of measurements:

Figure 00000045
Figure 00000045

где матрица Х умножается на блочные матрицы по правилу кронекеровского произведения [6].where the matrix X is multiplied by block matrices according to the Kronecker product rule [6].

В частном случае для двух основных каналов РТЛС (К=2) имеем:In the particular case for the two main channels of the RTLS (K = 2) we have:

Figure 00000046
Figure 00000046

Поиск оптимальной оценки

Figure 00000037
искомой матрицы Х можно подчинить следующему условию:Search for the best grade
Figure 00000037
the desired matrix X can be subordinated to the following condition:

Figure 00000047
Figure 00000047

где матричная функция F характеризует отклонение

Figure 00000048
измерений Y от оценок измерений
Figure 00000049
, восстановленных на основе
Figure 00000050
с точностью до ошибок измерения Р и ошибок оценивания
Figure 00000051
where the matrix function F characterizes the deviation
Figure 00000048
Y measurements from measurement estimates
Figure 00000049
recovered based
Figure 00000050
accurate to measurement errors P and estimation errors
Figure 00000051

Figure 00000052
Figure 00000052

След Tr[F] матрицы (9) представляет собой сумму квадратов отклонения измерений всех каналов от их восстановленных значений.The trace Tr [F] of matrix (9) is the sum of the squares of the deviation of the measurements of all channels from their restored values.

Решением задачи (8) является матрица оценок

Figure 00000037
:The solution to problem (8) is the matrix of estimates
Figure 00000037
:

Figure 00000053
Figure 00000053

Вычисление (10) равносильно двухэтапной процедуре метода наименьших квадратов (МНК) - вначале устраняется смазывание вдоль строк матрицы изображения, а затем устраняется смазывание вдоль столбцов:Calculation of (10) is equivalent to the two-stage procedure of the least squares method (least squares) - first, blur along the rows of the image matrix is eliminated, and then blur along the columns is eliminated:

Figure 00000054
Figure 00000054

Реализация (11) приводит к следующему алгоритму:Implementation (11) leads to the following algorithm:

Figure 00000055
Figure 00000055

где при обращении матриц используется параметр регуляризации δ [8, с.55], а матрицы весовых коэффициентов НA и HB вычисляются заранее и в случае круговых ДНА совпадают: НAB.where when the matrices are inverted, the regularization parameter δ is used [8, p. 55], and the matrices of the weight coefficients Н A and H B are calculated in advance and in the case of circular DNDs coincide: Н A = Н B.

Окончательно можно записать следующую формулу нахождения матрицы оценок

Figure 00000037
:Finally, we can write the following formula for finding the matrix of estimates
Figure 00000037
:

Figure 00000056
Figure 00000056

что эквивалентно (11).which is equivalent to (11).

Для РТЛС с двумя основными каналами выражения (12) раскрываются:For RTLS with two main channels of expression (12) are disclosed:

Figure 00000057
Figure 00000057

Figure 00000058
Figure 00000058

Figure 00000059
Figure 00000059

Figure 00000060
Figure 00000060

где

Figure 00000061
и аналогично для ВT B.Where
Figure 00000061
and similarly for B T B.

Введение параметра регуляризации δ при обращении матриц осуществляется аналогично (12). Каждый этап процедуры (14) выполняется однотипно, причем для круговых ДНА: А=В и НAB, что удобно с вычислительной точки зрения.The introduction of the regularization parameter δ during matrix inversion is carried out similarly to (12). Each stage of procedure (14) is performed in the same way, and for circular DNDs: A = B and H A = H B , which is convenient from a computational point of view.

Нахождение оценок матриц измерений смешанных каналов можно осуществить на основе измерений первого канала (с наиболее узкой ДН):Finding estimates of the measurement matrices of mixed channels can be carried out on the basis of measurements of the first channel (with the narrowest DN):

Figure 00000062
Figure 00000062

Figure 00000063
Figure 00000063

В случае круговых ДН: А=В и

Figure 00000064
.In the case of circular DNs: A = B and
Figure 00000064
.

Для оценок

Figure 00000065
и
Figure 00000066
вводится параметр регуляризации δ, необходимый для обращения матриц:For ratings
Figure 00000065
and
Figure 00000066
the regularization parameter δ necessary for matrix inversion is introduced:

Figure 00000067
,
Figure 00000068
.
Figure 00000067
,
Figure 00000068
.

Точность восстановления РТИ (оценивания X) при использовании оценок

Figure 00000069
,
Figure 00000070
вместо реальных измерений Y21, Y12 снижается, поэтому целесообразней вместо синтезированных измерений
Figure 00000071
,
Figure 00000072
использовать реальные измерения Y21, Y12 смешанных каналов.RTI recovery accuracy (X grades) using grades
Figure 00000069
,
Figure 00000070
instead of real measurements, Y 21 , Y 12 decreases, therefore it is more expedient instead of synthesized measurements
Figure 00000071
,
Figure 00000072
use real measurements of Y 21 , Y 12 mixed channels.

Результаты моделирования. Фиг.1-3 показывают: фиг.1 - моделируемое изображение поверхности; фиг.2 - изображение, сжатое по строкам и столбцам в 7 раз - имитация сканирования 7×7-ДН зоны обзора со смещением на ширину ДН; фиг.3 - изображение, восстановленное двухэтапным алгоритмом (14) при поэлементном сканировании ДН зоны обзора.Simulation results. Figure 1-3 show: figure 1 is a simulated image of the surface; figure 2 - image compressed in rows and columns by 7 times - simulation of scanning 7 × 7-day viewing area with an offset across the width of the day; figure 3 is an image reconstructed by a two-stage algorithm (14) during element-by-element scanning of the bottom of the field of view.

Предлагаемый способ позволяет в несколько раз повысить разрешающую способность РТЛС по азимуту и углу места с сохранением области обзора РТЛС по азимуту и углу места и сформировать матрицу радиотеплового изображения поверхности или воздушной обстановки в виде совокупности оценок амплитуд сигналов излучения в элементах дискретизации угломерного пространства с их отображением на экране индикатора. Это дает возможность проводить наблюдения за наземными и воздушными объектами в условиях отсутствия оптической видимости.The proposed method allows several times to increase the resolution of RTLS in azimuth and elevation while maintaining the field of view of RTLS in azimuth and elevation and to form a matrix of the thermal image of the surface or air situation in the form of a set of estimates of the amplitudes of the radiation signals in the discretization elements of the goniometric space with their display on indicator screen. This makes it possible to monitor ground and air objects in the absence of optical visibility.

ЛитератураLiterature

1. Николаев А.Г., Перцов С. В. Радиотеплолокация. М.: Воен. изд-во., 1970. 132 с.1. Nikolaev A.G., Pertsov S.V. Radiolocation. M .: Military. Publishing House., 1970.132 s.

2. Пирогов Ю.А. Пассивное радиовидение в миллиметровом диапазоне // Радиотехника. 2003. №2. С.4-11.2. Pirogov Yu.A. Passive radio vision in the millimeter range // Radio engineering. 2003. No2. S.4-11.

3. Пирогов Ю.А., Тимановский А.Л. Сверхразрешение в системах пассивного радиовидения миллиметрового диапазона// Радиотехника. 2006. №3.3. Pirogov Yu.A., Timanovsky A.L. Superresolution in systems of passive radio-vision of millimeter range // Radio engineering. 2006. No3.

4. Патент RU 2284548 C1. Способ наблюдения за поверхностью и воздушной обстановкой на базе бортовой РЛС / В.К.Клочко. МПК: G01S 13/02. Приоритет 23.06.2005. Опубл.: 27.09.2006. Бюл. №27.4. Patent RU 2284548 C1. The method of monitoring the surface and air conditions on the basis of the airborne radar / V.K. Klochko. IPC: G01S 13/02. Priority 06.23.2005. Published: 09/27/2006. Bull. Number 27.

5. Патент RU 2292060 C1. Способ наблюдения за воздушными объектами и поверхностью на базе бортовой РЛС / В.К.Клочко. МПК: G01S 13/02. Приоритет 28.06.2005. Опубл.: 20.01.2007. Бюл. №2.5. Patent RU 2292060 C1. A method for observing airborne objects and a surface based on an onboard radar / V.K. Klochko. IPC: G01S 13/02. Priority 06/28/2005. Published: 01/20/2007. Bull. No. 2.

6. Беллман Р. Введение в теорию матриц / Пер. с англ. М.: Наука. 1976.6. Bellman R. Introduction to the theory of matrices / Per. from English M .: Science. 1976.

7. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. 448 с.7. Monzingo R.A., Miller T.U. Adaptive Antenna Arrays: Introduction to Theory / Transl. from English M .: Radio and communications, 1986. 448 p.

8. Василенко Г.И., Тараторин A.M. Восстановление изображений. М.: Радио и связь, 1986. 304 с.8. Vasilenko G.I., Taratin A.M. Image recovery. M .: Radio and communication, 1986. 304 p.

Claims (1)

Способ повышения разрешающей способности радиотепловых изображений, заключающийся в том, что при наблюдении за поверхностью или воздушной обстановкой с помощью сканирующей радиотеплолокационной станции (РТЛС) с одной антенной, диаграмма направленности (ДН) которой описывается функцией с разделенными переменными, последовательно смещают антенну по азимуту и углу места соответственно на величину (2n+1)-й и (2m+1)-й частей ширины ДН построчно в зоне обзора, измеряют амплитуды принимаемых сигналов при каждом i, j-м положении антенны и формируют из этих амплитуд матрицу измерений Y11 с элементами y(i, j),
Figure 00000073
Figure 00000074
которую далее обрабатывают, отличающийся тем, что в данной антенной системе число каналов k увеличивают до K, где k=1, 2, …, K, дополнительно формируют матрицы измерений амплитуд основных каналов Y22, …, Ykk, параллельно формируют матрицы измерений амплитуд смешанных каналов Yqk, где
Figure 00000075
Figure 00000076
q≠k, которые синтезируются на основе матриц Ykk,
Figure 00000077
составляют из полученных матриц блочную матрицу Y, затем умножают блочную матрицу Y слева и справа на блочные матрицы весовых коэффициентов НA и НB, вычисляемых заранее, и формируют матрицу оценок амплитуд всей I×J-зоны обзора
Figure 00000078
представляющую собой матрицу радиотеплового изображения поверхности или воздушной обстановки в виде совокупности амплитуд сигналов излучения в элементах дискретизации угломерного пространства с возможностью их отображения на экране индикатора РТЛС.
A way to increase the resolution of thermal thermal images, which consists in the fact that when observing a surface or airborne environment using a scanning radio thermal location station (RTLS) with one antenna, the radiation pattern (BH) of which is described by a function with separated variables, the antenna is successively shifted in azimuth and angle places, respectively, by the value of the (2n + 1) th and (2m + 1) th parts of the beam width line by line in the field of view, the amplitudes of the received signals are measured at each i, jth antenna position and form the amplitudes of these measurements Y matrix 11 with elements y (i, j),
Figure 00000073
Figure 00000074
which is further processed, characterized in that in this antenna system the number of channels k is increased to K, where k = 1, 2, ..., K, additionally matrixes for measuring the amplitudes of the main channels Y 22 , ..., Y kk are formed, and matrixes for measuring the amplitudes mixed channels Y qk , where
Figure 00000075
Figure 00000076
q ≠ k, which are synthesized based on the matrices Y kk ,
Figure 00000077
make up the block matrix Y from the obtained matrices, then multiply the block matrix Y left and right by the block matrices of weight coefficients H A and H B calculated in advance, and form a matrix of estimates of the amplitudes of the entire I × J viewing area
Figure 00000078
which is a matrix of a radio thermal image of a surface or air environment in the form of a set of amplitudes of radiation signals in the discretization elements of the goniometric space with the possibility of their display on the screen of the RTLS indicator.
RU2008112092/09A 2008-03-28 2008-03-28 Method to increase resolution of radio-and ir-images RU2379706C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008112092/09A RU2379706C2 (en) 2008-03-28 2008-03-28 Method to increase resolution of radio-and ir-images

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008112092/09A RU2379706C2 (en) 2008-03-28 2008-03-28 Method to increase resolution of radio-and ir-images

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008112092A RU2008112092A (en) 2009-10-10
RU2379706C2 true RU2379706C2 (en) 2010-01-20

Family

ID=41260252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008112092/09A RU2379706C2 (en) 2008-03-28 2008-03-28 Method to increase resolution of radio-and ir-images

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379706C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656355C1 (en) * 2017-03-29 2018-06-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of increasing the image resolution of multichannel radio-thermal radar stations
RU2657331C1 (en) * 2017-02-20 2018-06-13 Акционерное общество "Рязанская радиоэлектронная компания" (АО "РРК") Method for constructing the temperature map of terrain
RU2661491C1 (en) * 2017-01-23 2018-07-17 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method for generating a radio thermal image
RU2661903C1 (en) * 2017-02-15 2018-07-23 Акционерное общество "Рязанская радиоэлектронная компания" (АО "РРК") Method of increasing image resolution of radiometric images

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661491C1 (en) * 2017-01-23 2018-07-17 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method for generating a radio thermal image
RU2661903C1 (en) * 2017-02-15 2018-07-23 Акционерное общество "Рязанская радиоэлектронная компания" (АО "РРК") Method of increasing image resolution of radiometric images
RU2657331C1 (en) * 2017-02-20 2018-06-13 Акционерное общество "Рязанская радиоэлектронная компания" (АО "РРК") Method for constructing the temperature map of terrain
RU2656355C1 (en) * 2017-03-29 2018-06-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of increasing the image resolution of multichannel radio-thermal radar stations

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008112092A (en) 2009-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2994672C (en) Terrestrial imaging using multi-polarization synthetic aperture radar
CN110426690B (en) Automatic calibration method for airborne weather radar beam pointing
US6750805B1 (en) Full polarization synthetic aperture radar automatic target detection algorithm
Lê et al. Change detection matrix for multitemporal filtering and change analysis of SAR and PolSAR image time series
EP3540462A1 (en) Coherence change detection techniques
RU2379706C2 (en) Method to increase resolution of radio-and ir-images
RU2368917C1 (en) Method of forming images in multichannel radio-thermal locator station and radar station
CN114003981A (en) Electromagnetic spectrum visual analysis method based on space-time integrated digital earth
CN110456349A (en) Moving target detecting system based on distributed SAR system
RU2292060C1 (en) Mode of observation for air objects and surface on the base of an airborne radar
RU2411536C1 (en) Method for two-step reconstruction of radar image
CN114545401A (en) Space-time adaptive iterative super-resolution imaging method for airborne forward-looking array radar
RU2368918C1 (en) Method of forming three-dimensional surface images based on onboard radio-thermal locator
CN109143236A (en) Biradical Spotlight SAR Imaging large scene imaging method suitable for complicated flight path
KR102151362B1 (en) Image decoding apparatus based on airborn using polar coordinates transformation and method of decoding image using the same
CN115546526B (en) Three-dimensional point cloud clustering method, device and storage medium
RU2379705C2 (en) Method of two-stage image recovery in multi-channel radio- and radio-ir-radars
Al-Ibadi et al. DEM extraction of the basal topography of the Canadian archipelago ICE caps via 2D automated layer-tracker
Jansen et al. Performance studies of emulated multichannel SAR for motion characterization
RU2539558C1 (en) Method of forming three-dimensional image of earth&#39;s surface and air environment using antenna array
Pavlikov et al. Algorithm of Formation Radio Images from Aerospace Carriers
RU2316786C1 (en) Mode of observation over the surface and air situation on a multi-channel radar basis
CN114200448A (en) Synthetic aperture radiometer wavenumber domain near-field imaging method and equipment
RU2661491C1 (en) Method for generating a radio thermal image
Henry et al. Dynamic Estimation of the Yield in Precision Viticulture from Mobile Millimeter-Wave Radar Systems

Legal Events

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

Effective date: 20100329