RU2422851C1 - Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании - Google Patents

Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании Download PDF

Info

Publication number
RU2422851C1
RU2422851C1 RU2010117277/09A RU2010117277A RU2422851C1 RU 2422851 C1 RU2422851 C1 RU 2422851C1 RU 2010117277/09 A RU2010117277/09 A RU 2010117277/09A RU 2010117277 A RU2010117277 A RU 2010117277A RU 2422851 C1 RU2422851 C1 RU 2422851C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
complex envelopes
frequency
values
coordinates
radar
Prior art date
Application number
RU2010117277/09A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Владимирович Ковалев (RU)
Сергей Владимирович Ковалев
Сергей Михайлович Нестеров (RU)
Сергей Михайлович Нестеров
Иван Алексеевич Скородумов (RU)
Иван Алексеевич Скородумов
Original Assignee
Сергей Владимирович Ковалев
Сергей Михайлович Нестеров
Иван Алексеевич Скородумов
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 Сергей Владимирович Ковалев, Сергей Михайлович Нестеров, Иван Алексеевич Скородумов filed Critical Сергей Владимирович Ковалев
Priority to RU2010117277/09A priority Critical patent/RU2422851C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2422851C1 publication Critical patent/RU2422851C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано для получения двумерного радиолокационного изображения (РЛИ) объекта в соответствии с разрешающей способностью, достигаемой для заданной полосы частот зондирующего сигнала. Получение РЛИ объекта основывается на способе обработки с помощью преобразования Фурье комплексных огибающих отраженных от объекта сигналов, полученных при многочастотном импульсном зондировании вращающегося объекта, с использованием высокоточных измерений частот, углов наблюдения и координат центра синтезирования на объекте. Достигаемый технический результат заключается в расширении диапазона по величине эффективной площади рассеяния (ЭПР) выделяемых рассевающих центров объекта и обеспечении точности оценки их координат и значений ЭПР в соответствии с разрешающей способностью РЛИ, определяемой заданной полосой частот зондирующего сигнала. Указанный результат обеспечивается за счет определения зависящих от заданной полосы частот размера сектора углов синтезирования, а также пределов и шага изменения значений используемых нелинейных координат (пространственных частот), в области которых размещают измеренные значения комплексных огибающих отраженных от объекта сигналов. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области исследования радиолокационных характеристик объекта и получения его радиолокационных изображений (РЛИ) при использовании многочастотного импульсного зондирования и синтезирования апертуры антенны.
Методы получения РЛИ объекта основаны на цифровой обработке комплексной огибающей отраженного от него сигнала, измеренного в широкой полосе частот зондирующих импульсов РЛС при различных ракурсах наблюдения объекта.
Комплексная огибающая отраженного от объекта сигнала имеет вид
Figure 00000001
,
где А - амплитуда отраженного сигнала,
R - расстояние от РЛС до объекта,
λ - длина волны зондирующего сигнала,
φо - скачок фазы, возникающий при отражении от объекта,
π=3,1415926535.
Модель исследуемого объекта - совокупность локальных рассеивающих центров (РЦ), у которых эффективная площадь рассеяния (ЭПР) и координаты в связанной с объектом системе отсчета являются постоянными в течение времени измерения отраженного сигнала.
Известен [Патент RU 2372627 С1. МПК: G01S 13/89 (2006.01), 10.11.2009] способ получения двумерного радиолокационного изображения в большом диапазоне изменения величин эффективных площадей рассеивания локальных рассеивающих центров при многочастотном импульсном зондировании, включающий излучение импульсов с изменением несущей частоты от импульса к импульсу с шагом Δf в полосе частот ΔF, прием отраженных сигналов, измерение комплексных огибающих Ф отраженных сигналов и запоминание их в течение времени синтезирования в секторе углов наблюдения Δψ, образование матрицы комплексных огибающих и преобразование ее с помощью быстрого двумерного преобразования Фурье в двумерную матрицу синтезированных откликов, определение величины порога по уровню первых боковых лепестков наиболее интенсивного отклика, сравнение величин откликов с порогом для выделения превышающих порог элементов матрицы, совокупность которых принимают за радиолокационное изображение объектов, отличающийся тем, что измеряют частоту f(tnm) зондирующих импульсов, момент времени tnm запоминают, где n - номер шага перестройки частоты, m - номер повторного цикла перестройки, измеряют в земной системе отсчета в момент времени tnm координаты центра антенны радиолокационной станции (РЛС) и выбранного центра синтезирования на объекте, измеряют относительно земной системы отсчета угол наблюдения ψ(tnm) связанной с объектом системы отсчета с началом в центре синтезирования, вычисляют пространственные частоты
Figure 00000002
Figure 00000003
где с - скорость света, ψ0 - угол между линией, соединяющей фазовый центр антенны РЛС с центром синтезирования, и осью z земной системы отсчета, фазы измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов корректируют к расстоянию от центра антенны РЛС до точки синтезирования, полученные после коррекции значения комплексных огибающих размещают в элементы двумерной матрицы с номерами (k, l), где
Figure 00000004
Figure 00000005
int[*] - функция определения целой части числа, d - шаг изменения значений пространственных частот, матрицу подвергают двумерному дискретному преобразованию Фурье и по полученной матрице синтезированных откликов в координатах (х, z) связанной с объектом системы отсчета определяют оценки координат и ЭПР РЦ с большими значениями ЭПР, затем уточняют эти оценки по минимуму функции энергии матрицы комплексных огибающих, корректируют исходную матрицу комплексных огибающих путем изъятия информации о РЦ с большими значениями ЭПР и повторно синтезируют матрицу откликов, получая РЛИ с РЦ, имеющими малые значения ЭПР.
Основным достоинством указанного способа синтезирования двумерных РЛИ, в отличие от использовавшихся ранее ([Патент RU 2099743 С1. МПК: G01S 13/89, 20.12.1997], [Нестеров С.М. и др. Особенности формирования двумерных радиолокационных изображений объектов ступенчатыми ЛЧМ сигналами. «Радиотехника», 2001, №5]), является обеспечение повышения разрешающей способности РЛИ и точности оценок РЦ при расширении сектора углов поворота объекта относительно линии визирования, что достигается за счет формирования матрицы комплексных огибающих в координатах пространственных частот. Поскольку значения пространственных частот и координат РЦ в записи фазы комплексных огибающих связаны линейным образом, то в результате преобразования Фурье отраженный сигнал, определенный в области пространственных частот, преобразуется в область декартовых координат без искажения при увеличении полосы частот и сектора углов поворота.
Описанный способ взят в качестве прототипа.
Недостатком указанного способа является нереализуемость заложенной в измеренной информации потенциальной точности разрешения РЦ. Так, по результатам моделирования [Патент RU 2372627 С1. МПК: G01S 13/89 (2006.01), 10.11.2009] в первично синтезированном РЛИ с вероятностью, близкой к 1, разрешаются РЦ объекта в диапазоне изменения ЭПР не более 12 дБ. Расширение этого диапазона достигается использованием дополнительной математической обработки первичного РЛИ, заключающейся в уточнении оценок РЦ с большими значениями ЭПР, и повторном синтезировании РЛИ по матрице комплексных огибающих с изъятой информацией о РЦ с большими ЭПР. В результате удается расширить диапазон ЭПР разрешаемых РЦ до 20 дБ. Дальнейшее расширение этого диапазона способом-прототипом проблематично.
Подобный результат объясняется тем, что в прототипе не обеспечивается формирование двумерных РЛИ с достижимой для заданной полосы частот разрешающей способностью. При формировании РЛИ в прототипе задается как полоса частот, так и размер интервала углов синтезирования. То есть не учитывают, что заданная полоса частот определяет размер сектора углов, для которого реализуется достижимая разрешающая способность двумерного РЛИ, и что синтезирование такого РЛИ обеспечивается при условии выявления требуемых пределов изменения и значений пространственных частот, которые зависят от заданной полосы частот, связанного с ней размера сектора углов наблюдения, а также заданных размеров области синтезирования РЛИ.
В способе-прототипе задают полосу частот и интервал изменения углов, по измеренным углам и частотам рассчитывают возможные значения пространственных частот, по которым получают номера матрицы комплексных огибающих, используя шаг d изменения значений пространственных частот, задаваемый произвольным образом. После чего в элементы матрицы с вычисленными таким образом номерами заносят измеренные значения комплексных огибающих.
При подобном формировании матрицы комплексных огибающих в один и тот же элемент матрицы могут заноситься разные измеренные значения, в результате чего не вся измеренная и значимая информация будет использована при построении РЛИ. Поэтому, при попытке записи нового измеренного значения в уже заполненный элемент матрицы, в прототипе уменьшают шаг d и пропорционально увеличивают тем самым размер матрицы. На практике это приводит к формированию матрицы комплексных огибающих, размеры которой в несколько раз больше необходимых, причем некоторые элементы этой большой матрицы оказываются незаполненными, что, с одной стороны, ухудшает качество получаемых РЛИ, а с другой, из-за увеличения объема вычислений, ограничивает возможность реализации режима формирования РЛИ в реальном масштабе времени.
Для формирования матрицы комплексных огибающих, обеспечивающей достижимую для заданной полосы частот разрешающую способность синтезируемых РЛИ, предлагается решать обратную задачу: получив значения пространственных частот, вычислить по ним соответствующие значения частоты и угла, а затем выбрать из измеренных соответствующие им значения комплексных огибающих. При этом требуется вычислить требуемые размер интервала углов наблюдения и диапазон изменения пространственных частот (в этой связи необходимо отметить ошибку авторов, полагающих, что диапазон изменения координат fx, fz равен
Figure 00000006
, где fmax - максимальное значение частоты в полосе ее перестройки. Очевидно, что такой диапазон изменения fx, fz соответствует полосе частот с максимальным значением частоты, равным
Figure 00000007
, и минимальным, равным 0).
В результате перечисленных недостатков прототипа падает разрешающая способность формируемого РЛИ, изображение расфокусируется, и в целом способ не обеспечивает достижения потенциальной точности разрешения РЦ.
Предлагается способ, позволяющий избежать указанных недостатков.
Способ решает задачу получения двумерного РЛИ объекта с достижимой для заданной полосы частот разрешающей способностью, обеспечивая повышение точности определения координат и ЭПР РЦ в широком диапазоне изменения их ЭПР.
Технический результат, заключающийся в повышении точности определения координат и ЭПР РЦ в широком диапазоне изменения их ЭПР в соответствии с достижимой для заданной полосы частот зондирующего сигнала разрешающей способностью РЛИ, достигается путем вычисления размера Δψ половины сектора углов наблюдения, запоминания измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов в секторе углов ±Δψ, вычисления по заданной полосе частот и полученному размеру сектора углов наблюдения пределов изменения пространственных частот и их значений, образования двумерной матрицы комплексных огибающих путем выбора из измеренных тех значений, которые соответствуют результатам вышеуказанных вычислений, что в целом позволяет синтезировать РЛИ объекта с достижимой для заданной полосы частот разрешающей способностью и обеспечивает разрешение РЦ объекта в более широком, по сравнению с прототипом, диапазоне изменения их ЭПР даже без используемой в прототипе дополнительной математической обработки.
Для достижения указанного технического результата в известном способе получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании, включающем излучение импульсов с изменением несущей частоты f от импульса к импульсу с шагом Δf в полосе частот ΔF, измерение частоты f(tnm) зондирующих импульсов в моменты времени tnm, где n - номер шага перестройки частоты, m - номер повторного цикла перестройки, измерение в земной системе отсчета в те же моменты времени координат центра антенны радиолокационной станции (РЛС) и координат выбранного центра синтезирования на объекте, измерение относительно земной системы отсчета угла наблюдения ψ(tnm) связанной с объектом системы отсчета с началом в центре синтезирования, прием отраженных сигналов, измерение комплексных огибающих Ф(tnm) отраженных сигналов, корректировку фазы измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов по расстоянию от центра антенны РЛС до точки синтезирования, запоминание измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов в течение времени синтезирования в угловом секторе, образование двумерной матрицы комплексных огибающих в координатах пространственных частот
Figure 00000008
,
Figure 00000009
и преобразование ее с помощью быстрого двумерного преобразования Фурье в двумерную матрицу синтезированных откликов, определение величины порога по уровню первых боковых лепестков наиболее интенсивного отклика, сравнение величин откликов с порогом для выделения превышающих порог элементов матрицы, определение радиолокационного изображения объектов в виде совокупности выделенных элементов матрицы, согласно изобретению
определяют размер Δψ половины сектора углов наблюдения, исходя из соотношения
Figure 00000010
где
Figure 00000011
, fcp - средняя частота в полосе перестройки, запоминают измеренные комплексные огибающие отраженных сигналов в секторе углов наблюдения ±Δψ, заносят в элементы с номерами (n1, m1) двумерной матрицы комплексных огибающих значения, полученные для номера n2 шага перестройки частоты и номера m2 повторного цикла перестройки, где
Figure 00000012
,
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
, с - скорость света, n1=1,…,N1, m1=1,…,M1, N1=Lz(max fz - min fz), M1=Lx(max fx - min fx), Lz, Lx - размеры области синтезирования радиолокационного изображения по продольной z и поперечной х координатам,
Figure 00000016
,
Figure 00000017
,
Figure 00000018
,
Figure 00000019
,
Figure 00000020
,
Figure 00000021
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
.
Из приведенной совокупности существенных признаков предлагаемого способа следует, что общими с прототипом являются признаки излучения зондирующих импульсов с изменением несущей частоты от импульса к импульсу в полосе частот ΔF, измерения частоты зондирующих импульсов, измерения в земной системе отсчета координат центра антенны радиолокационной станции (РЛС) и координат выбранного центра синтезирования на объекте, измерения относительно земной системы отсчета угла наблюдения ψ связанной с объектом системы отсчета с началом в центре синтезирования, приема отраженных сигналов, измерения комплексных огибающих отраженных сигналов, корректировки фазы измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов к расстоянию от центра антенны РЛС до точки синтезирования, запоминания измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов в течение времени синтезирования в угловом секторе, образования двумерной матрицы комплексных огибающих и преобразования двумерной матрицы комплексных огибающих с помощью быстрого двумерного преобразования Фурье в двумерную матрицу синтезированных откликов, определения величины порога по уровню первых боковых лепестков наиболее интенсивного отклика, сравнения величин откликов с порогом для выделения превышающих порог элементов матрицы, определения радиолокационного изображения в виде совокупности выделенных элементов матрицы и вычисления для них оценок координат и ЭПР РЦ.
Признаки запоминания комплексных огибающих в угловом секторе и образования матрицы комплексных огибающих являются общими с прототипом только формально, так как определены размеры матрицы комплексных огибающих и предложено правило выбора измеренных значений комплексных огибающих в качестве элементов этой матрицы.
Признак определения размера Δψ половины сектора углов наблюдения, в котором для обеспечения достигаемой для заданной полосы частот разрешающей способности РЛИ необходимо запоминать измеренные комплексные огибающие, является отличительным.
Описание предлагаемого способа заключается в следующем.
Известно [Патент RU 2372627 С1. МПК: G01S 13/89 (2006.01), 10.11.2009], что оператор синтезирования РЛИ после свертки комплексных огибающих с фокусирующей опорной функцией и с учетом условий дальней зоны локации представляется в виде
Figure 00000024
где g, z, x - неизвестные параметры РЦ: амплитуда отраженного ими сигнала и их декартовы координаты в продольном (по дальности) и поперечном направлениях в плоскости локации, связанной с объектом системы отсчета;
Ф*(fz, fx) - значения в области переменных fz и fx измеренных комплексных огибающих Ф(tnm), фазы которых скорректированы для обеспечения постоянной дальности от центра антенны РЛС до центра синтезирования РЛИ в течение времени синтезирования,
Figure 00000025
Figure 00000026
В (3), в отличие от (1), но не ограничивая общности рассуждения, для удобства выкладок предполагается, что ракурс синтезируемого РЛИ ψ0=0 (т.е. ось z земной системы выбирается в направлении линии, соединяющей фазовый центр антенны РЛС с центром синтезирования), угол наблюдения ψ отсчитывается в противоположном направлении и изменен порядок интегрирования. С учетом этого замечания преобразование (2) точно повторяет (17) из [Патент RU 2372627 С1. МПК: G01S 13/89 (2006.01), 10.11.2009].
Дискретную форму преобразования (2) запишем в виде
Figure 00000027
где
Figure 00000028
Figure 00000029
Lz, Lx - задаваемые размеры области синтезирования РЛИ по продольной z и поперечной х координатам.
Нелинейная зависимость координат fz, fx от угла ψ приводит к сложной взаимосвязи пределов изменения их значений с размерами полосы перестройки частоты и сектора угла наблюдения.
В предлагаемом способе вычисляют требуемые для заданной полосы перестройки частоты размер сектора углов наблюдения и пределы изменения введенных пространственных частот, реализующие достижимую разрешающую способность РЛИ.
Из (4)следует, что
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
Figure 00000033
где fmax, fmin - максимальное и минимальное значения частоты в полосе ΔF.
В силу симметрии задачи достижимая разрешающая способность двумерных РЛИ Δ2 обеспечивается при условии равенства разрешающих способностей по координатам z и х:
Figure 00000034
где
Figure 00000035
,
Figure 00000036
.
Решая (6)-(10), последовательно получаем
Figure 00000037
,
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000043
где
Figure 00000044
,
Figure 00000045
, fcp - средняя частота в полосе перестройки,
Figure 00000046
- средняя в полосе перестройки длина волны.
Сравнивая (11) и (16), получаем удобную для практики оценку разрешающей способности двумерных РЛИ: Δ2≈Δ1, где
Figure 00000047
(при увеличении Δψ от 0 до 90° относительное превышение Δ2 над Δ1 монотонно увеличивается от 0 до, примерно, 12%; так что при Δψ=90°, то есть близкой к 200% перестройке частоты, Δ2≈1,12Δ1, где
Figure 00000048
).
В соответствии с полученными из (11)-(15) размером интервала углов наблюдения и пределами изменения пространственных частот вычисляют размеры матрицы комплексных огибающих, шаг изменения значений пространственных частот, значения пространственных частот, относительно которых необходимо формировать матрицу комплексных огибающих, а затем соответствующие им значения частоты f и угла наблюдения ψ, для которых требуется измерить (или получить из уже измеренных) значения комплексных огибающих.
При синтезировании РЛИ объекта в предлагаемом способе используют следующую последовательность действий.
Задают ракурс синтезируемого РЛИ ψ0.
Из (11) определяют размер половины сектора углов наблюдения Δψ.
В интервале углов наблюдения ψ0±Δψ измеряют и запоминают моменты времени tnm, где n - номер шага перестройки частоты, m - номер повторного цикла перестройки, частоты f(tnm) зондирующих импульсов, углы наблюдения ψ(tnm) связанной с объектом системы отсчета, комплексные огибающие отраженных от объекта сигналов Ф(tnm) и координаты в земной системе отсчета центра антенны РЛС и центра связанной с объектом системы отсчета.
Из (12)-(15) находят значения min fz, max fz, min fx, max fx.
Из (5) вычисляют значения N1, М1.
Вычисляют расстояния между центром антенны и центром связанной системы отсчета в моменты измерений и по ним корректируют фазы измеренных комплексных огибающих.
Измеренные углы наблюдения корректируют по ракурсу ψ0.
Вычисляют значения частот
Figure 00000049
, где n=1,…,N; N - количество шагов перестройки частоты; min f - минимальное значение частоты в заданной полосе ее перестройки.
Вычисляют значения пространственных частот:
Figure 00000050
,
Figure 00000051
, n1=1,…N1;
Figure 00000052
,
Figure 00000053
, m1=1,…M1.
Формируют матрицу T(n1, m1), в элементы которой с номерами (n1, m1) заносят значения комплексных огибающих
Figure 00000054
, где номера n2, m2 выбирают последовательно из условии
Figure 00000055
,
Figure 00000056
.
С целью снижения уровня боковых лепестков от синтезируемых откликов РЦ используют весовую обработку матрицы в соответствии с цифровым фильтром (окном) Хэмминга, для чего корректируют элементы матрицы Т(n1, m1), исходя из соотношения [Хэмминг Р.В. Цифровые фильтры. М.: «Сов. радио». 1980. С.100]
Figure 00000057
.
Увеличивают размерность матрицы T* до К=2P, где р - целое число, путем добавления нулевых элементов с номерами (n1, m1), где
N1<n1≤К, M1<m1≤К.
Затем матрицу Т* подвергают двумерному быстрому дискретному преобразованию Фурье и по полученной двумерной матрице синтезированных откликов определяют двумерное радиолокационное изображение объекта как совокупность откликов, интенсивность которых превышает задаваемый порог по величине ЭПР от значения наиболее интенсивного отклика.
В условиях нулевых ошибок измерений этот порог определяется параметрами использованной весовой функции (цифрового фильтра). Известно [Хэмминг Р.В. Цифровые фильтры. М.: «Сов. радио». 1980], что применение функции Хэмминга приводит к снижению уровня боковых лепестков отклика от РЦ на -43 дБ и расширению отклика в 2 раза.
На практике, с учетом существующих погрешностей измерений и нестабильности работы измерительной аппаратуры, значение порога уменьшают в соответствии с критерием выявления образа объекта на фоне шума.
Работоспособность предлагаемого способа проверена методом математического моделирования.
Условия локации при моделировании заданы как в известном способе [Патент RU 2372627 С1. МПК: G01S 13/89 (2006.01), 10.11.2009]:
зондирующие сигналы РЛС - импульсы с периодом повторения 20 мкс,
несущая частота сигнала меняется от импульса к импульсу с шагом 3000/511 МГц в полосе частот от 8500 до 11500 МГц,
объект равномерно вращается со скоростью 12°/c.
Модель объекта задана в виде совокупности неподвижных относительно связанной системы отсчета РЦ, которые расположены тремя изолированными группами по 9 РЦ в каждой группе с удалением соседних РЦ по одной из координат на 40 см.
Диапазон значений ЭПР заданных РЦ выбран равным 40 дБ.
ЭПР каждой тройки РЦ, расположенных в линию, задавалась одинаковой.
Заданные значения ЭПР РЦ соседних троек отличаются с шагом -5 дБ, так что ЭПР РЦ в первой тройке равна 0 дБ, во второй -5 дБ, в третьей -10 дБ, в последней девятой -40 дБ.
Из (11) и (16) следует, что для заданной 30% перестройки частоты размер половины сектора углов синтезирования составляет примерно 10° (заметим, что при моделировании в прототипе задавался неоптимальный размер сектора углов, равный 16°), а достижимая разрешающая способность РЛИ равна Δ2≈1,7 λср, (или 3,4 λср при использовании весовой обработки).
На фиг.1 приведено двумерное РЛИ объекта в плоскости локации, полученное предложенным способом в секторе углов наблюдения ±10° относительно ракурса синтезированного РЛИ без учета ошибок измерения амплитуды и фазы комплексных огибающих, а также координат центра синтезирования и углов курса.
Использовано весовое окно Хэмминга. Порог отрисовки РЛИ по величине ЭПР задан равным -45 дБ.
Различная интенсивность элементов матрицы синтезированных откликов показана на фиг.1 разными цветами серой палитры: от белого цвета при значениях ЭПР, равных -45 дБ и меньше, до черного при 0 дБ. На фигуре подписаны заданные значения ЭПР соответствующих троек РЦ.
Анализ полученных результатов показывает, что в условиях отсутствия ошибок измерений предложенный способ обеспечивает разрешение РЦ в диапазоне изменения ЭПР не менее 40 дБ с погрешностью оценок их координат и ЭПР, равной, соответственно,
Figure 00000058
Figure 00000059
На фиг.2 и 3 приведено двумерное РЛИ объекта в плоскости локации, полученное предложенным способом в том же секторе углов наблюдения с учетом заданных ошибок измерения амплитуды и фазы комплексных огибающих, координат центра синтезирования и углов курса. Значения заданных ошибок соответствуют использованным в прототипе:
Figure 00000060
, δφ=30°, δх=δz=2 мм, δψ=0,05°.
На фиг.2 порог отрисовки полученного РЛИ по величине ЭПР задан равным -45 дБ, видно большое количество синтезированных ложных откликов в диапазоне изменения значений ЭПР от -30 до -45 дБ. На фиг.3 порог задан равным -30 дБ.
Анализ результатов моделирования показывает, что в условиях заданных ошибок использование предложенного способа обеспечивает разрешение РЦ в диапазоне изменения их ЭПР не менее 25 дБ с вышеуказанной погрешностью оценок координат и значений ЭПР РЦ даже без дополнительной математической обработки матриц комплексных огибающих и синтезируемых откликов, используемой в известном способе. В диапазоне изменения ЭПР более 25 дБ появляются ложные отклики и при уменьшении ЭПР РЦ от -25 дБ до -30 дБ вероятность их идентификации снижается от 1 до 0. При использовании предложенной в способе-прототипе дополнительной математической обработки диапазон разрешаемых РЦ по величине ЭПР увеличивается до 30 дБ.
На фиг.4 приведено двумерное РЛИ объекта в плоскости локации, полученное в соответствии со способом-прототипом для тех же условий локации, но в секторе углов наблюдения размером 16° (±8°), как в прототипе. Порог отрисовки синтезированного РЛИ задан как для фиг.3.
Анализ полученного РЛИ показывает, что способ-прототип обеспечивает разрешение РЦ с вышеуказанной погрешностью оценок их координат и ЭПР в диапазоне изменения ЭПР не более 20 дБ. В диапазоне изменения ЭПР более 20 дБ синтезируется большое количество ложных откликов, в результате чего вероятность идентификации РЦ с ЭПР менее -20 дБ стремится к 0.
Кроме того, видна расфокусировка РЛИ объекта на фиг.4 по сравнению с фиг.3, что связано с вышеотмеченными недостатками прототипа.
Технический результат достигнут: устранены недостатки прототипа, расширен диапазон по величине ЭПР выделяемых РЦ, обеспечена точность определения их координат и ЭПР в соответствии с разрешающей способностью, достигаемой для заданной полосы частот зондирующего сигнала.

Claims (1)

  1. Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании, включающий излучение импульсов с изменением несущей частоты f от импульса к импульсу с шагом Δf в полосе частот ΔF, измерение частоты f(tnm) зондирующих импульсов в моменты времени tnm, где n - номер шага перестройки частоты, m - номер повторного цикла перестройки, измерение в земной системе отсчета в моменты времени tnm координат центра антенны радиолокационной станции (РЛС) и координат выбранного центра синтезирования на объекте, измерение относительно земной системы отсчета угла наблюдения ψ(tnm), связанной с объектом системы отсчета с началом в центре синтезирования, прием отраженных сигналов, измерение комплексных огибающих Ф(tnm) отраженных сигналов, корректировку фазы измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов к расстоянию от центра антенны РЛС до точки синтезирования, запоминание измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов в течение времени синтезирования в угловом секторе, образование двумерной матрицы комплексных огибающих в координатах пространственных частот
    Figure 00000061
    ,
    Figure 00000062
    и преобразование ее с помощью быстрого двумерного преобразования Фурье в двумерную матрицу синтезированных откликов, определение величины порога по уровню первых боковых лепестков наиболее интенсивного отклика, сравнение величин откликов с порогом для выделения превышающих порог элементов матрицы, определение радиолокационного изображения объектов в виде совокупности выделенных элементов матрицы, отличающийся тем, что определяют размер половины сектора углов наблюдения Δψ, исходя из соотношения
    Figure 00000063
    где
    Figure 00000064
    , fcp - средняя частота в полосе перестройки, запоминают измеренные комплексные огибающие отраженных сигналов в секторе углов наблюдения ±Δψ, заносят в элементы с номерами (n1, m1) двумерной матрицы комплексных огибающих значения, полученные для номера n2 шага перестройки частоты и номера m2 повторного цикла перестройки, где
    Figure 00000065
    ,
    Figure 00000066
    ,
    Figure 00000067
    ,
    Figure 00000068
    с - скорость света,
    n1=1,…N1, m1=1,…M1, N1=Lz(max fz - min fz), M1=Lx(max fx - min fx),
    Lz, Lx - размеры области синтезирования радиолокационного изображения по продольной z и поперечной х координатам,
    Figure 00000069
    ,
    Figure 00000070
    ,
    Figure 00000071
    ,
    Figure 00000072
    ,
    Figure 00000073
    ,
    Figure 00000074
    ,
    Figure 00000075
    ,
    Figure 00000076
    .
RU2010117277/09A 2010-05-04 2010-05-04 Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании RU2422851C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117277/09A RU2422851C1 (ru) 2010-05-04 2010-05-04 Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117277/09A RU2422851C1 (ru) 2010-05-04 2010-05-04 Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422851C1 true RU2422851C1 (ru) 2011-06-27

Family

ID=44739373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010117277/09A RU2422851C1 (ru) 2010-05-04 2010-05-04 Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422851C1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104360346A (zh) * 2014-11-18 2015-02-18 清华大学 合成带宽雷达高分辨成像方法
RU2628997C1 (ru) * 2016-06-14 2017-08-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании и инверсном синтезе апертуры с итерационным уточнением расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования
RU2629372C1 (ru) * 2016-10-10 2017-08-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ построения панорамного радиолокационного изображения объекта
RU2714510C1 (ru) * 2019-07-04 2020-02-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу
RU2723706C1 (ru) * 2019-07-15 2020-06-17 Алексей Сергеевич Грибков Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании и инверсном синтезе апертуры с определением третьей координаты элементов формируемого изображения
RU2810725C1 (ru) * 2023-07-19 2023-12-28 Виталий Сергеевич Грибков Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании и инверсном синтезе апертуры с учетом ближней зоны локации

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104360346A (zh) * 2014-11-18 2015-02-18 清华大学 合成带宽雷达高分辨成像方法
RU2628997C1 (ru) * 2016-06-14 2017-08-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании и инверсном синтезе апертуры с итерационным уточнением расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования
RU2629372C1 (ru) * 2016-10-10 2017-08-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ построения панорамного радиолокационного изображения объекта
RU2714510C1 (ru) * 2019-07-04 2020-02-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Способ радиолокации с изменением несущей частоты от импульса к импульсу
RU2723706C1 (ru) * 2019-07-15 2020-06-17 Алексей Сергеевич Грибков Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании и инверсном синтезе апертуры с определением третьей координаты элементов формируемого изображения
RU2810725C1 (ru) * 2023-07-19 2023-12-28 Виталий Сергеевич Грибков Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании и инверсном синтезе апертуры с учетом ближней зоны локации
RU2819757C1 (ru) * 2023-11-20 2024-05-23 Виталий Сергеевич Грибков Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании, обеспечивающий восстановление амплитуды и фазы отраженного сигнала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Boy et al. CryoSat-2 SAR-mode over oceans: Processing methods, global assessment, and benefits
Ding et al. THz 3-D image formation using SAR techniques: Simulation, processing and experimental results
US8125370B1 (en) Polarimetric synthetic aperture radar signature detector
van Dorp et al. High resolution radar imaging using coherent multiband processing techniques
RU2422851C1 (ru) Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании
CN112034460B (zh) 基于天线相位方向图补偿的圆弧孔径雷达成像方法和雷达
RU2372627C1 (ru) Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта в большом диапазоне изменения величин эффективных площадей рассеивания локальных центров при многочастотном импульсном зондировании
RU2628997C1 (ru) Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании и инверсном синтезе апертуры с итерационным уточнением расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования
CN113030962B (zh) 机载太赫兹合成孔径雷达及成像方法
CN115079109A (zh) 一种合成孔径雷达成像质量指标评价系统
CN114839619A (zh) 一种大焦深双频段太赫兹调频连续波雷达成像方法及系统
CN114415140A (zh) 基于近场平面扫描三维波数域成像的目标rcs测量方法
CN110879391B (zh) 基于电磁仿真和弹载回波仿真的雷达图像数据集制作方法
Gumbmann et al. Short-range imaging system with a nonuniform SFCW approach
CN110554377A (zh) 基于多普勒中心偏移的单通道sar二维流场反演方法及系统
CN102879778B (zh) 一种改进的机载大前斜sar子孔径处理方法
RU2327190C1 (ru) Способ получения трехмерного радиолокационного изображения вращающегося по курсу, тангажу и крену объекта при многочастотном импульсном зондировании
CN112180368A (zh) 一种数据处理方法、设备、系统及存储介质
CN111896954A (zh) 一种船载sar影像的角反射器坐标定位方法
Lang et al. A novel range processing method of surface-based FMCW ice-sounding radar for accurately mapping the internal reflecting horizons in Antarctica
RU2723706C1 (ru) Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании и инверсном синтезе апертуры с определением третьей координаты элементов формируемого изображения
RU2393500C2 (ru) Способ определения фаз комплексных огибающих отраженных сигналов при многочастотном импульсном зондировании объекта для получения его радиолокационного изображения
Lepekhina et al. Spaceborne SAR Radiometric Calibration and Characterization Using a Radar Target Simulator
Minvielle et al. Indoor 3-D radar imaging for low-RCS analysis
CN112505686B (zh) 高程误差估计方法、装置、电子设备及存储介质

Legal Events

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

Effective date: 20120505