RU2468384C1 - Method of determining speed and direction of ground target using synthetic-aperture radar - Google Patents

Method of determining speed and direction of ground target using synthetic-aperture radar Download PDF

Info

Publication number
RU2468384C1
RU2468384C1 RU2011132747/07A RU2011132747A RU2468384C1 RU 2468384 C1 RU2468384 C1 RU 2468384C1 RU 2011132747/07 A RU2011132747/07 A RU 2011132747/07A RU 2011132747 A RU2011132747 A RU 2011132747A RU 2468384 C1 RU2468384 C1 RU 2468384C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
synthesis
target
ground
moving
aperture
Prior art date
Application number
RU2011132747/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Попов
Роман Валерьевич Медведев
Original Assignee
Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) 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 военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2011132747/07A priority Critical patent/RU2468384C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2468384C1 publication Critical patent/RU2468384C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: under the condition of measuring radial speeds of moving targets using synthetic-aperture radar (SAR), and considering that the distance from the aircraft to the ground targets is, as a rule, considerably greater than the flight altitude of the aircraft, the viewing angles of the moving targets are additionally determined on the ground surface at time t1 and t2, which correspond to the centres of the first and second aperture synthesis intervals. The full speed and direction of the moving ground target are determined from the corresponding formulae.
EFFECT: determining full speed and direction of a ground target using synthetic-aperture radar mounted on an aircraft in order to provide efficient guidance of other moving objects to a detected moving target.

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в бортовых РСА при селекции движущихся наземных целей (СДНЦ).The invention relates to the field of radar and can be used in airborne SAR for the selection of moving ground targets (SDNTS).

Современные РСА позволяют получать радиолокационное изображение земной поверхности и расположенных на ней объектов (целей) с высоким разрешением по азимуту и дальности, которое близко по качеству к фотоснимкам, в любое время года и суток, независимо от уровня освещенности, метеорологических условий и на больших дальностях в реальном масштабе времени, а также осуществлять селекцию движущихся целей (СДЦ) на фоне отражений от земной поверхности и измерять их радиальные скорости [см., например, Сазонов Н.А., Щербинин В.Н. Многочастотный способ селекции движущихся целей в РСА. - Радиотехника, 1995, №11, стр.6-8].Modern SAR make it possible to obtain a radar image of the earth's surface and objects (targets) located on it with high resolution in azimuth and range, which is close in quality to photographs, at any time of the year or day, regardless of the level of illumination, meteorological conditions, and at long ranges in real time, as well as select moving targets (SDC) against the background of reflections from the earth's surface and measure their radial velocities [see, for example, Sazonov N.A., Scherbinin V.N. Multifrequency method for moving targets selection in SAR. - Radio engineering, 1995, No. 11, p.6-8].

Известен способ определения движущихся наземных целей с помощью РСА [Патент РФ №2084920 от 20.07.97 / Сазонов Н.А., Щербинин В.Н.], заключающийся в формировании трех синтезированных апертур на разной несущей частоте зондирующих импульсов, каждую из которых формируют со своим интервалом синтезирования. Величина интервала синтезирования рассчитывается исходя из неизменного разрешения по азимуту. Период повторения зондирующих импульсов определяется исходя из условия неизменного количества отсчетов на интервалах синтезирования. Центры этих интервалов синтезирования совмещаются в пространстве, при этом в канале с большей несущей частотой зондирующих импульсов апертуры формируются с задержкой в зависимости от размеров апертур и скорости ЛА. Разрешение по дальности в каждом канале поддерживается постоянным. Разностные сигналы формируются без предварительного сдвига фаз принимаемых сигналов по соответствующим каналам. Определяется радиальная скорость движущейся цели.A known method for determining moving ground targets using SAR [RF Patent No. 2084920 from 07.20.97 / Sazonov N.A., Scherbinin V.N.], which consists in the formation of three synthesized apertures at different carrier frequencies of the probe pulses, each of which form its synthesis interval. The value of the synthesis interval is calculated on the basis of a constant resolution in azimuth. The repetition period of the probe pulses is determined based on the condition of a constant number of samples at the synthesis intervals. The centers of these synthesis intervals are aligned in space, while in the channel with a higher carrier frequency of the probe pulses, apertures are formed with a delay depending on the size of the apertures and the speed of the aircraft. Range resolution in each channel is kept constant. Difference signals are generated without a preliminary phase shift of the received signals through the corresponding channels. The radial speed of a moving target is determined.

Недостатком данного способа является то, что измеряется только радиальная составляющая скорости наземной движущейся цели.The disadvantage of this method is that only the radial component of the speed of the ground moving target is measured.

Техническим результатом изобретения является определение полной скорости и направления движения наземной цели с помощью РСА, установленной на ЛА, для обеспечения эффективного наведения других движущихся объектов на обнаруженную ДЦ.The technical result of the invention is the determination of the full speed and direction of movement of a ground target using an SAR installed on an aircraft to ensure effective guidance of other moving objects to the detected DC.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения скорости и направления движения наземной цели с помощью РЛС с синтезированием апертуры антенны, заключающемся в формировании трех синтезированных апертур на различной несущей частоте излучения зондирующих импульсов, каждую из которых формируют со своим интервалом синтезирования, приеме отраженных сигналов раздельно по трем каналам, последующей их обработке, в формировании разностных сигналов без предварительного сдвига фаз принимаемых сигналов по соответствующим каналам и определении радиальной скорости движущейся цели, дополнительно определяют углы наблюдения движущейся цели на земной поверхности θ1 и θ2 в моменты времени t1 и t2, соответствующие центрам первого и второго интервалов синтезирования апертуры антенны, а полную скорость Vп и направление движения наземной цели θп определяют соответственно по формуламThe specified technical result is achieved by the fact that in the known method for determining the speed and direction of movement of a ground target using radar with synthesizing the antenna aperture, which consists in the formation of three synthesized apertures at different carrier frequencies of the radiation of the probe pulses, each of which is formed with its own synthesis interval, receiving reflected signals separately for three channels, their subsequent processing, in the formation of differential signals without preliminary phase shift of the received signals the corresponding channels and determining the radial velocity of the moving target, additionally determine the viewing angles of the moving target on the earth’s surface θ 1 and θ 2 at time t 1 and t 2 corresponding to the centers of the first and second intervals of the synthesis of the antenna aperture, and the full speed V p and the direction of movement ground targets θ p are determined respectively by the formulas

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где VR1 и VR2 - векторы радиальных скоростей в моменты времени t1 и t2, соответствующие центрам первого и второго интервалов синтезирования апертуры антенны; θ1 и θ2 - углы наблюдения движущейся цели на земной поверхности.where V R1 and V R2 are the vectors of radial velocities at time t 1 and t 2 corresponding to the centers of the first and second synthesis aperture synthesis intervals of the antenna aperture; θ 1 and θ 2 are the angles of observation of a moving target on the earth's surface.

Сущность способа поясняется фигурой, где показана геометрия задачи определения полной скорости и направления движения наземной цели на плоскости. На этой фигуре следующие обозначения: VЛА - вектор скорости ЛА; θп - угол между направлением вектора полной скорости ДЦ VП и отрицательным направлением оси X, параллельной вектору VЛА (определяет направление движения наземной цели); θ1 и θ2 - углы наблюдения ДЦ на земной поверхности; α1 и α2 - углы между направлениями векторов полной скорости и радиальных скоростей VR1 и VR2 в моменты времени t1 и t2 соответствующие центрам первого и второго интервалов синтезирования апертуры антенны.The essence of the method is illustrated by a figure, which shows the geometry of the problem of determining the full speed and direction of movement of a ground target on a plane. In this figure, the following notation: V LA - aircraft speed vector; θ p - the angle between the direction of the vector of the full velocity vector DC V P and the negative direction of the X axis parallel to the vector V LA (determines the direction of movement of the ground target); θ 1 and θ 2 are the viewing angles of the DC on the earth's surface; α 1 and α 2 are the angles between the directions of the vectors of full speed and radial velocities V R1 and V R2 at time t 1 and t 2 corresponding to the centers of the first and second intervals of the synthesis of the antenna aperture.

Как видно из фигурыAs seen from the figure

Figure 00000003
Figure 00000003

VR1=VПcosα1, VR2=VПcosα2.V R1 = V P cosα 1 , V R2 = V P cosα 2 .

Следовательно,Hence,

Figure 00000004
,
Figure 00000005
Figure 00000004
,
Figure 00000005

Подставив (2) в (1), получим выражение для определения направления движения наземной целиSubstituting (2) in (1), we obtain an expression for determining the direction of motion of a ground target

Figure 00000006
Figure 00000006

Преобразовав (3), используя формулы суммы и разности арккосинусов [Справочник по элементарной математике / М.Я.Выгодский. - М: ACT: Астрель, 2006. стр.443], получаем выражение, которое определяет величину полной скоростиTransforming (3) using the formulas for the sum and difference of arccosines [Reference on elementary mathematics / M.Ya. Vygodsky. - M: ACT: Astrel, 2006. p. 433], we obtain an expression that determines the magnitude of the total speed

Figure 00000007
Figure 00000007

Углы θ1 и θ2 в (3) и (4) могут быть определены в РСА по положению оси диаграммы направленности антенны и смещению ДЦ относительно своего истинного положения, которое обусловлено эффектом Доплера [см., например, Сазонов НА., Щербинин В.Н., Ярушкин М.М. Селекция и определение азимута движущихся наземных целей. - Радиотехника, 2000, №6, стр.30-33].The angles θ 1 and θ 2 in (3) and (4) can be determined in the SAR by the position of the axis of the antenna pattern and the offset of the DC relative to its true position, which is due to the Doppler effect [see, for example, Sazonov NA., Scherbinin V. N., Yarushkin M.M. Selection and determination of the azimuth of moving ground targets. - Radio engineering, 2000, No. 6, pp. 30-33].

Полученные соотношения (4) и (3) определяют величину полной скорости и направление движения наземной цели в случае значительного превышения дальности до ДЦ высоты полета ЛА.The obtained relations (4) and (3) determine the magnitude of the full speed and direction of movement of the ground target in the case of a significant excess of the range to the aircraft center of the aircraft flight altitude.

Использование предлагаемого способа определения скорости и направления движения наземной цели с помощью РЛС с синтезированием апертуры антенны позволяет достаточно точно определять полную скорость и направление движения наземных целей с помощью трехчастотной РСА для дальнейшего обеспечения с помощью РСА эффективного целеуказания на обнаруженную наземную ДЦ.Using the proposed method for determining the speed and direction of movement of a ground target using radar with synthesizing the aperture of the antenna allows you to accurately determine the full speed and direction of movement of ground targets using a three-frequency SAR to further ensure effective targeting using a SAR to the detected ground DC.

Claims (1)

Способ определения скорости и направления движения наземной цели с помощью РЛС с синтезированием апертуры антенны, заключающийся в формировании трех синтезированных апертур на различной несущей частоте излучения зондирующих импульсов, каждую из которых формируют со своим интервалом синтезирования, приеме отраженных сигналов раздельно по трем каналам, последующей их обработке, в формировании разностных сигналов без предварительного сдвига фаз принимаемых сигналов по соответствующим каналам и определении радиальной скорости движущейся цели, отличающийся тем, что дополнительно определяют углы наблюдения движущейся цели на земной поверхности θ1 и θ2 в моменты времени t1 и t2, соответствующие центрам первого и второго интервалов синтезирования апертуры антенны, а полную скорость VП и направление движения наземной цели θп определяют соответственно по формулам
Figure 00000008

Figure 00000009

где VR1 и VR2 - векторы радиальных скоростей в моменты времени t1 и t2, соответствующие центрам первого и второго интервалов синтезирования апертуры антенны; θ1 и θ2 - углы наблюдения движущейся цели на земной поверхности.
A method for determining the speed and direction of movement of a ground target using radar with the synthesis of the antenna aperture, which consists in the formation of three synthesized apertures at different carrier frequencies of the radiation of the probe pulses, each of which is formed with its own synthesis interval, receiving the reflected signals separately through three channels, their subsequent processing , in the formation of differential signals without preliminary phase shift of the received signals through the corresponding channels and determining the radial velocity of the driving target, characterized in that it further determines the viewing angles of a moving target on the earth’s surface θ 1 and θ 2 at time t 1 and t 2 corresponding to the centers of the first and second synthesis aperture synthesis intervals, and the total speed V P and the direction of movement of the ground target θ p are determined respectively by the formulas
Figure 00000008

Figure 00000009

where V R1 and V R2 are the vectors of radial velocities at time t 1 and t 2 corresponding to the centers of the first and second synthesis aperture synthesis intervals of the antenna aperture; θ 1 and θ 2 are the angles of observation of a moving target on the earth's surface.
RU2011132747/07A 2011-08-03 2011-08-03 Method of determining speed and direction of ground target using synthetic-aperture radar RU2468384C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132747/07A RU2468384C1 (en) 2011-08-03 2011-08-03 Method of determining speed and direction of ground target using synthetic-aperture radar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132747/07A RU2468384C1 (en) 2011-08-03 2011-08-03 Method of determining speed and direction of ground target using synthetic-aperture radar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2468384C1 true RU2468384C1 (en) 2012-11-27

Family

ID=49254989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011132747/07A RU2468384C1 (en) 2011-08-03 2011-08-03 Method of determining speed and direction of ground target using synthetic-aperture radar

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2468384C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2617116C1 (en) * 2016-05-10 2017-04-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method for forming a surface image in a radar location with synthesization of antenna aperture with electronic control of a beam
RU2626380C1 (en) * 2016-10-21 2017-07-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Selection system of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of motion
RU2786678C1 (en) * 2021-12-07 2022-12-23 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method for determining the speed and direction of movement of ground objects by an onboard radar station with an antenna array

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5442364A (en) * 1993-07-22 1995-08-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Alignment and beam spreading for ground radial airborne radar
RU2084920C1 (en) * 1994-01-26 1997-07-20 Николай Александрович Сазонов Method for selection of moving targets on earth
US6175326B1 (en) * 1998-06-29 2001-01-16 The Regents Of The University Of California Moving receive beam method and apparatus for synthetic aperture radar
EP1426785B1 (en) * 2002-12-02 2005-06-01 DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method and apparatus for compensating phase errors in bi- or multistatic synthetic aperture radar systems
RU2265866C1 (en) * 2004-01-28 2005-12-10 Закрытое акционерное общество "Новые технологии" Method for increasing radiolocation resolution, system for realization of method and method for remote detection of small objects by system
RU2313054C1 (en) * 2006-05-29 2007-12-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Active radar homing head
RU2373551C1 (en) * 2008-03-24 2009-11-20 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method of measuring angular coordinates of several objects in multichannel doppler radar sets
WO2010001035A2 (en) * 2008-06-11 2010-01-07 Centre National D'etudes Spatiales Method and device for estimating at least one speed component of a moving target

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5442364A (en) * 1993-07-22 1995-08-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Alignment and beam spreading for ground radial airborne radar
RU2084920C1 (en) * 1994-01-26 1997-07-20 Николай Александрович Сазонов Method for selection of moving targets on earth
US6175326B1 (en) * 1998-06-29 2001-01-16 The Regents Of The University Of California Moving receive beam method and apparatus for synthetic aperture radar
EP1426785B1 (en) * 2002-12-02 2005-06-01 DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method and apparatus for compensating phase errors in bi- or multistatic synthetic aperture radar systems
RU2265866C1 (en) * 2004-01-28 2005-12-10 Закрытое акционерное общество "Новые технологии" Method for increasing radiolocation resolution, system for realization of method and method for remote detection of small objects by system
RU2313054C1 (en) * 2006-05-29 2007-12-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Active radar homing head
RU2373551C1 (en) * 2008-03-24 2009-11-20 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method of measuring angular coordinates of several objects in multichannel doppler radar sets
WO2010001035A2 (en) * 2008-06-11 2010-01-07 Centre National D'etudes Spatiales Method and device for estimating at least one speed component of a moving target

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2617116C1 (en) * 2016-05-10 2017-04-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method for forming a surface image in a radar location with synthesization of antenna aperture with electronic control of a beam
RU2626380C1 (en) * 2016-10-21 2017-07-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Selection system of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of motion
RU2786678C1 (en) * 2021-12-07 2022-12-23 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method for determining the speed and direction of movement of ground objects by an onboard radar station with an antenna array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Estimation of three-dimensional motion parameters in interferometric ISAR imaging
Wu et al. Translational motion compensation in ISAR image processing
EP1505408A1 (en) A method for SAR processing without INS data
CN106526583B (en) A kind of ground moving object localization method based on antenna radiation pattern information
CN110109102B (en) SAR moving target detection and speed estimation method
Siegmund et al. First demonstration of surface currents imaged by hybrid along-and cross-track interferometric SAR
RU2480782C1 (en) Method and device to resolve moving targets along angular directions in surveillance radars
KR101784178B1 (en) Scatterometer system for ocean parameters monitoring
CN109061638B (en) Phased array close-range digital imaging method
RU2373551C1 (en) Method of measuring angular coordinates of several objects in multichannel doppler radar sets
CN107271997B (en) Airborne multi-channel CSSAR ground moving target motion parameter estimation method
Baumgartner et al. Multi-channel SAR for ground moving target indication
RU2416105C1 (en) Method of determining motion parametres of aerial objects in surveillance radar by using coherent properties of reflected signals
CN103487798A (en) Method for measuring height of phase array radar
RU2597148C1 (en) Method of measuring vector field speed of ocean and river streams in space sar
KR101016862B1 (en) Method of generating long range inverse synthetic aperture radar image and apparatus thereof
RU2468384C1 (en) Method of determining speed and direction of ground target using synthetic-aperture radar
RU2317566C1 (en) Mode of measuring of angular attitude of radar targets with a two-coordinate radar of meter range
Gao et al. A new cross-range scaling algorithm based on FrFT
RU2707556C1 (en) Method of determining terrain elevation height of a radar with synthesized antenna aperture
Chen et al. A DBS image stitching algorithm based on affine transformation
RU2672092C1 (en) Method of measuring the angular position of terrestrial fixed radio-contrast objects
RU2084920C1 (en) Method for selection of moving targets on earth
RU2626012C1 (en) Method of ground mapping by airborne radar
Kovorotniy et al. ATI SAR simulation shows signatures of complex objects

Legal Events

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

Effective date: 20130804