RU2760976C1 - Method for tomographic registration of inclined range and azimuth of position of surface objects and objects above underlying surface - Google Patents
Method for tomographic registration of inclined range and azimuth of position of surface objects and objects above underlying surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760976C1 RU2760976C1 RU2021107231A RU2021107231A RU2760976C1 RU 2760976 C1 RU2760976 C1 RU 2760976C1 RU 2021107231 A RU2021107231 A RU 2021107231A RU 2021107231 A RU2021107231 A RU 2021107231A RU 2760976 C1 RU2760976 C1 RU 2760976C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- objects
- trajectory
- radar
- estimates
- scene
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
- G01S13/20—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves whereby multiple time-around echoes are used or eliminated
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/295—Means for transforming co-ordinates or for evaluating data, e.g. using computers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/295—Means for transforming co-ordinates or for evaluating data, e.g. using computers
- G01S7/2955—Means for determining the position of the radar coordinate system for evaluating the position data of the target in another coordinate system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокационной техники, а именно к способам определения координат наклонной дальности и азимута:The invention relates to the field of radar technology, namely to methods for determining the coordinates of the slant range and azimuth:
- надводных объектов;- surface objects;
- объектов над подстилающей поверхностью.- objects above the underlying surface.
В традиционной активной радиолокации с пассивным ответом существуют четыре варианта траектории, по которым отраженная от объекта и от иной поверхности электромагнитная волна возвращается к приемнику:In traditional active radar with a passive response, there are four variants of the trajectory along which the electromagnetic wave reflected from the object and from another surface returns to the receiver:
- непосредственно отраженный от объекта сигнал с траекторией «излучатель - объект - приемник»;- the signal directly reflected from the object with the "emitter - object - receiver" trajectory;
- сигнал с траекторией «излучатель - поверхность - объект - приемник»;- signal with the "emitter - surface - object - receiver" trajectory;
- сигнал с траекторией «излучатель - объект - поверхность - приемник», типа одиночного зеркального отражения;- a signal with a "emitter - object - surface - receiver" trajectory, such as a single specular reflection;
- сигнал с траекторией «излучатель - объект - поверхность - приемник», описывающий диффузное рассеяние отраженного от объекта сигнала. Принято считать, что первые два варианта приведенного списка - есть полезный сигнал, из которого происходит определение координат; последние два варианта приведенного списка - есть ложный сигнал, который требует исключения.- a signal with a trajectory "emitter - object - surface - receiver", which describes the diffuse scattering of the signal reflected from the object. It is generally accepted that the first two versions of the above list are a useful signal from which the coordinates are determined; the last two variants of the given list - there is a false signal that needs to be excluded.
Известен способ определения угломестной координаты низколетящей цели (НЛЦ), содержащий прием суммарного сигнала, отраженного от цели и одстилающей поверхности, на выходах четырех антенн, формирование дискриминационных характеристик (ДХ) измерителя координат в двух ортогональных плоскостях Sx и Sy и позиционирование максимума главного лепестка суммарной диаграммы направленности (ДН) антенной системы измерителя координат в направлении точки проекции цели на подстилающую поверхность, отличающийся тем, что центры четырех антенн измерителя координат располагаются попарно симметрично в горизонтальной и вертикальной плоскостях, на одном их выходов измерителя координат формируется дополнительный сигнал, представляющий собой разность суммарных сигналов пар элементов антенной системы, расположенных в горизонтальной и вертикальной плоскостях, который используется для формирования дополнительной ДХ, а угломестная координата и (при известной наклонной дальности) высота НЛЦ определяются из соотношений, использующих найденные таким образом ДХ. Достигаемый технический результат - повышение точности определения координат цели [1]. Известный способ не позволяет точно определить угловые координаты даже двух близко расположенных целей. Алгоритм, основанный на известном способе, достаточно чувствителен к расхождениям с реальной ситуацией и может давать значительные статистические ошибки даже в двухлучевой модели распространения электромагнитных волн.A known method for determining the elevation coordinate of a low-flying target (NLC), containing the reception of the total signal reflected from the target and the underlying surface at the outputs of four antennas, the formation of discriminatory characteristics (DC) of the coordinate meter in two orthogonal planes S x and S y and positioning the maximum of the main lobe of the total directional pattern (DP) of the antenna system of the coordinate meter in the direction of the point of projection of the target onto the underlying surface, characterized in that the centers of the four antennas of the coordinate meter are arranged symmetrically in pairs in the horizontal and vertical planes, an additional signal is formed at one of their outputs of the coordinate meter, which is the difference of the total signals of pairs of elements of the antenna system located in the horizontal and vertical planes, which is used to form an additional DH, and the elevation coordinate and (with a known slant range) the height of the NLC are determined from the ratio using the HHs found in this way. The achieved technical result is an increase in the accuracy of determining the coordinates of the target [1]. The known method does not allow you to accurately determine the angular coordinates of even two closely spaced targets. The algorithm based on the known method is quite sensitive to discrepancies with the real situation and can give significant statistical errors even in a two-beam model of electromagnetic wave propagation.
Наиболее близким аналогом является способ измерений угловых координат группы N близко расположенных целей, возможно в условиях воздействия активных помех, заключающийся в том, что отраженные от целей истинные и ложные сигналы принимаются посредством цифровой линейной эквидистантной фазированной антенной решетки, представляющей собой матрицу, состоящую из 2N × 2N лучей, всего 4N2 лучей, и представляющую собой эквидистантную линейку диаграмм направленности, с одинаковыми суммарными диаграммами направленности и фазовыми центрами, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга, из полученных суммарных сигналов формируют вектор 2N сигналов строковых диаграмм и вектор 2N сигналов столбцевых диаграмм, и - векторы сигналов строковой диаграммы с номером n и столбцевой диаграммы с номером k, θj - угол места цели и βj - азимут цели с номером j относительно нормали к антенне, ηn и ζk - помехи - внутренние шумы строковой диаграммы с номером n и столбцевой диаграммы с номером k, описывающиеся комплексным «белым» шумом с нулевым средним и известной дисперсией:The closest analogue is a method for measuring the angular coordinates of a group of N closely spaced targets, possibly under conditions of active interference, which consists in the fact that true and false signals reflected from targets are received by means of a digital linear equidistant phased antenna array, which is a matrix consisting of 2N × 2N beams, 4N 2 beams in total, and representing an equidistant line of radiation patterns, with the same total radiation patterns and phase centers located at the same distance from each other, from the received total signals, a vector of 2N signals of line diagrams is formed and a 2N vector of bar graph signals, and are the signal vectors of the line diagram with number n and the bar diagram with number k, θ j is the elevation angle of the target and β j is the azimuth of the target with number j relative to the normal to the antenna, η n and ζ k are interference - internal noise of the line diagram with number n and a bar chart with number k, described by complex "white" noise with zero mean and known variance:
a F(θ) - функция амплитудно-фазового распределения суммарной диаграммы направленности, общая для всех строковых и столбцевых диаграмм, kj и ρj - комплексные коэффициенты отражения целей в вертикальной и горизонтальной плоскостях, μj и γj - обобщенные углы цели с номером j в горизонтальной и вертикальной плоскостях: a F (θ) is the function of the amplitude-phase distribution of the total radiation pattern, common for all line and bar diagrams, k j and ρ j are the complex reflection coefficients of targets in the vertical and horizontal planes, μ j and γ j are the generalized angles of the target with the number j in horizontal and vertical planes:
D - расстояние между фазовыми центрами приемных диаграмм, λ - длина волны, через обозначено комплексно сопряженное число с числом х; далее осуществляют цифровую обработку вектора сигналов и для формирования вектора измерений целей по углу места и курсовому углу, по которым определяют обобщенные углы целей, корреляционную матрицу ошибок измерений и корреляционную матрицу векторного шума и, используя матрицу Вандермонда, определяют угловые координаты близкорасположенных целей [2]. В силу того, что известный метод полноценно не учитывает полезную информацию, содержащуюся в сигналах, порожденных зеркальным отражением и диффузным рассеянием, сводя их информативность к ложному проявлению, определить угловые координаты скрытых объектов не представляется возможным.D is the distance between the phase centers of the receiving diagrams, λ is the wavelength, through denoted a complex conjugate number with the number x; then carry out digital processing of the signal vector and to form a vector of measurements of targets in elevation and heading, which determine the generalized angles of targets, the correlation matrix of measurement errors and the correlation matrix of vector noise and, using the Vandermonde matrix, determine the angular coordinates of closely spaced targets [2]. Due to the fact that the known method does not fully take into account the useful information contained in the signals generated by specular reflection and diffuse scattering, reducing their information content to a false manifestation, it is not possible to determine the angular coordinates of hidden objects.
Задача состоит в разработке способа, позволяющего фиксировать координаты наклонной дальности и азимута положения рассеивающих объектов из множества объектов радиолокационной сцены, допускающего возможное отсутствие отраженного эхосигнала, характерного для традиционной активной моностатической радиолокации с пассивным ответом, но не исключающего возвращение радиоэха в результате многократного отражения сканирующего сигнала внутри Радиолокационной сцены, в том числе от других объектов и по другим азимутальным углом. Традиционным способом - активной радиолокацией с пассивным ответом - этого добиться невозможно.The task is to develop a method that makes it possible to fix the coordinates of the slant range and azimuth of the position of scattering objects from a variety of objects of the radar scene, allowing the possible absence of a reflected echo signal, which is characteristic of traditional active monostatic radar with a passive response, but does not exclude the return of radio echo as a result of multiple reflections of the scanning signal inside Radar scene, including from other objects and at a different azimuth angle. In the traditional way - active radar with passive response - this is impossible to achieve.
Технический результат состоит в обнаружение скрытых объектов, находящихся вне прямой радиовидимости или в силу конструктивных особенностей не отражающих, а рассеивающих радиоволны.The technical result consists in the detection of hidden objects that are out of direct radio visibility or, due to design features, not reflecting, but scattering radio waves.
Указанный результат достигается за счет того, что в способе томографической регистрации наклонной дальности и азимута ϕ положения надводных объектов и объектов над подстилающей поверхностью, описываемого радиус-вектором , благодаря использованию цифровой кольцевой многоэлементной эквидистантной фазированной антенной решетки, последовательно генерирующей одинаковые диаграммы направленности, тем самым осуществляющей остронаправленным лучом с азимутальным углом α круговое зондирование радиолокационной сцены, описываемой исходной функцией р, с задержкой по времени τ пропорциональной длине образованной многократными отражениями от объектов внутри радиолокационной сцены траектории L, регистрируются возвращенные под разными углами β сигналы отклика, так называемые траектории-суммы, представляющие собой исходные проекционные данные томографического метода, по которым, в результате цифровой реконструкции на дискретной пространственной сетке {(Rj, αj)}, состоящей из гексагональных элементов, представленных в обратном перспективном сокращении к центру, с построениями звеньев оценки траектории схожими с фрактальными, осуществляется подбор для каждой неизвестной исходной траектории Lt ее оценки в виде множества K всех возможных оценок траекторий с соответствующими длинами , удовлетворяющими условию сравнения модуля разности длин со систематической погрешностью дискретизации , кроме того проекционным данным если отклик получен, присваивается статус достоверных событий с вероятностью равной единице, если отклик отсутствует, - невозможных событий с вероятностью равной нулюThis result is achieved due to the fact that in the method of tomographic recording of the slant range and azimuth ϕ of the position of surface objects and objects above the underlying surface, described by the radius vector , thanks to the use of a digital ring multielement equidistant phased antenna array, which sequentially generates the same directional patterns, thereby carrying out a circular sounding of the radar scene described by the original function p, with a time delay τ proportional to the length formed by multiple reflections from objects inside the radar scene of the trajectory L, the response signals returned at different angles β are recorded, the so-called sum trajectories, which are the initial projection data tomographic method, according to which, as a result of digital reconstruction on a discrete spatial grid {(R j , α j )}, consisting of hexagonal elements, presented in reverse perspective reduction to the center, with constructions of links trajectory estimates similar to fractal ones, for each unknown initial trajectory L t its estimates are selected in the form of a set K of all possible estimates of trajectories with corresponding lengths satisfying the condition for comparing the modulus of the difference in lengths with a systematic sampling error , in addition, the projection data, if a response is received, is assigned the status of reliable events with a probability equal to one, if there is no response, - impossible events with a probability equal to zero
для каждого полученного (т.е. состоявшегося) или отсутствующего события lt наполнение функции P(lt) оценками исходной функцией осуществляется с помощью теорем умножения вероятностей независимых событий - нахождения отражающих объектов в вершинах оценки траектории и последующего сложения всех удовлетворяющих условию оценок траекторий , из которых формируется система Т нелинейных уравнений с J неизвестными, записываемая в матричном виде:for each received (i.e., taken place) or absent event l t filling the function P (l t ) with estimates of the original function is carried out using the theorems of multiplying the probabilities of independent events - finding the reflecting objects at the vertices of the trajectory estimate and the subsequent addition of all trajectory estimates satisfying the condition , from which a system of T nonlinear equations with J unknowns is formed, written in matrix form:
где вектор-столбец неизвестных where is the column vector of unknowns
решением методом последовательных исключений Гаусса которой является вектор-столбец восстановленной вероятностной оценки радиолокационной сцены, с оценкой Rj наклонной дальности и оценкой αj азимута ϕj положения объектов внутри сцены.the solution by the method of successive Gaussian elimination which is the column vector reconstructed probabilistic assessment of the radar scene, with the estimate R j of the slant range and an estimate α j of the azimuth ϕ j of the position of the objects within the scene.
На фиг. 1 показана радиолокационная сцена.FIG. 1 shows a radar scene.
На фиг. 2 показаны принципы активной моностатической радиолокации с пассивным ответом.FIG. 2 shows the principles of active monostatic radar with passive response.
На фиг .3 показано зеркальное отражение и диффузное рассеяние отраженного от объекта сигнала.Fig. 3 shows specular reflection and diffuse scattering of a signal reflected from an object.
На фиг. 4 показаны трассы возвращения радиоэхо в результате многократного отражения зондирующего сигнала внутри радиолокационной сцены.FIG. 4 shows the paths of the return of the radio echo as a result of multiple reflections of the probing signal inside the radar scene.
На фиг. 5 показаны траектории радиоэхо в результате многократного отражения зондирующего сигнала внутри радиолокационной сцены.FIG. 5 shows the trajectories of the radio echo as a result of multiple reflections of the probing signal inside the radar scene.
На фиг. 6. показана дискретизация пространства радиолокационной сцены сеткой.FIG. 6 shows the sampling of the space of the radar scene with a grid.
На фиг. 7. показано фрактальное построение звеньев оценок траектории на гексагональных элементах.FIG. 7. shows the fractal construction of the links of the trajectory estimates on the hexagonal elements.
На фиг. 8. показано множество оценок траекторий по проекционным данным.FIG. 8. shows many estimates of trajectories from projection data.
На фиг. 9. показана излучающая антенна и зондирующий остронаправленный луч.FIG. 9. shows the emitting antenna and the probing directional beam.
На фиг. 10. показана схема определения координат наклонной дальности и азимута надводных объектов и объектов над подстилающей поверхностью.FIG. 10. shows a diagram for determining the coordinates of the slant range and azimuth of surface objects and objects above the underlying surface.
На фиг. 1-10 обозначены: 1 - надводные объекты и объекты, находящихся над подстилающей поверхностью, 2 - излучающая антенна, 3 - зондирующий остронаправленный луч, 4 - рассеяние отраженного от объекта сигнала, 5 - объект, не возвращающий отраженное радиоэхо в направлении принимающей антенны, 6 - принимающая антенна, 7 - трассы возвращения радиоэхо, 8 - траектории, 9 - гексагональные элементы, представленные в обратном (к центру) перспективном сокращении, 10 - оценки траектории, 11 - блок регистрации исходных проекционных данных, 12 - блок цифровой реконструкции радиолокационной сцены.FIG. 1-10 indicate: 1 - surface objects and objects located above the underlying surface, 2 - emitting antenna, 3 - probing directional beam, 4 - scattering of the signal reflected from the object, 5 - object that does not return reflected radio echo in the direction of the receiving antenna, 6 - receiving antenna, 7 - radio echo return paths, 8 - trajectories, 9 - hexagonal elements presented in reverse (to the center) perspective reduction, 10 - trajectory estimates, 11 - block of initial projection data registration, 12 - block of digital reconstruction of the radar scene.
Предполагается, что в заданной системе координат имеет место быть радиолокационная сцена, содержащая надводные объекты и объекты, находящихся над подстилающей поверхностью (фиг. 1).It is assumed that in a given coordinate system there is a radar scene containing surface objects and objects located above the underlying surface (Fig. 1).
Широко известны принципы активной моностатической радиолокации, основанные на эффекте рассеивания излучаемой радиоволны на объектах, находящихся на трассе зондирующего сигнала, и последующей регистрации части энергии волны, отраженной в направлении излучателя (фиг. 2). При описании координат полярной системы радиус-вектором с наклонной дальностью R и азимутальным углом α, трасса зондирующего сигнала имеет азимутальный угол α=ϕ1.The principles of active monostatic radar are widely known, based on the effect of scattering of the radiated radio wave on objects located on the path of the probing signal, and the subsequent registration of part of the wave energy reflected in the direction of the emitter (Fig. 2). When describing the coordinates of the polar system by the radius vector with a slant range R and an azimuth angle α, the path of the sounding signal has an azimuth angle α = ϕ 1 .
В настоящем изобретении к известным принципам радиолокации предлагается добавить регистрацию объектов, не возвращающих отраженное радио эхо в направлении излучателя (фиг. 3). Другими словами, учитывать, что, при фиксировании описываемых радиус-вектором координат положения некоторого рассеивающего объекта из множества объектов радиолокационной сцены, допускается возможное отсутствие отраженного эхосигнала, характерного для традиционной активной радиолокации с пассивным ответом. Хотя при этом не исключается возвращение радиоэха в результате многократного отражения зондирующего сигнала внутри радиолокационной сцены, в том числе от других объектов и по другим трассам с азимутальным углом β (фиг. 4).In the present invention, to the known principles of radar, it is proposed to add the registration of objects that do not return the reflected radio echo in the direction of the emitter (Fig. 3). In other words, take into account that, when fixing those described by the radius vector coordinates of the position of some scattering object from a set of objects radar scene, the possible absence of the reflected echo signal characteristic of traditional active radar with a passive response is allowed. Although this does not exclude the return of radio echo as a result of multiple reflections of the probing signal inside the radar scene, including from other objects and along other paths with an azimuthal angle β (Fig. 4).
Для решения задачи формализации прямого томографического преобразования введена исходная функции , описывающая радиолокационную сцену:To solve the problem of formalizing the direct tomographic transformation, the original function was introduced describing the radar scene:
которая в точках пространства, где отражающий (рассеивающий) объект присутствует, принимает значение равное единице, а в остальных точках ноль.which at points in space where a reflecting (scattering) object is present, takes on a value equal to one, and at other points zero.
Кроме того, введена некоторая траектория, по которой движется зондирующий и многократно отраженный от объектов сигнал. Траектория L одна из множества {L} траекторий - в общем случае ломаная линия (замкнутая с конечной длинной / или незамкнутая) в пространстве, обладающая изломами в точках присутствия объектов .In addition, a certain trajectory has been introduced along which the probing signal and repeatedly reflected from the objects moves. Trajectory L is one of the set {L} of trajectories - in the general case, a broken line (closed with a finite length / or open) in space, which has kinks at the points of presence of objects ...
В выбранной системе координат траектория представляет собой множество точек (фиг. 5). Пусть траектория L - ломаная задана параметрически:In the selected coordinate system, the trajectory is a set of points (Fig. 5). Let the trajectory L be a polyline given parametrically:
если разбиение отрезка параметризации [ϕ1, β] то разбиение ломаной L точками:if the partition of the interval of parametrization [ϕ 1 , β] then the partition of the broken line L by points:
Замкнутые траектории повременной задержке сигнала отклика τ регистрируется приемником, так как имеют конечную длину l(ϕ, β, τ)=lt причем , где индекс t=(1…T) - уникален и указывает на комбинацию аргументов (ϕ, β, τ). Наличие замкнутых и незамкнутых траекторий являют собой анализируемые события. Замкнутые траектории на фиг. 5 представлены ломаными L1 и L2, а незамкнутые представлены ломаной L5.Closed trajectories with the time delay of the response signal τ are recorded by the receiver, since they have a finite length l (ϕ, β, τ) = l t and , where the index t = (1… T) is unique and indicates a combination of arguments (ϕ, β, τ). The presence of closed and non-closed trajectories are analyzed events. The closed paths in FIG. 5 are represented by broken lines L 1 and L 2 , and open ones are represented by broken line L 5 .
Связь ломаной траектории Lt с формирующими ее отражающими объектами, определена:The connection of the broken trajectory L t with the reflecting objects forming it is defined:
где δ - функция Дирака, а каждый вектор множества указывает на соответствующую i-ую вершину ломаной Lt.where δ is the Dirac function, and each vector of the set points to the corresponding i-th vertex of the broken line L t .
Аналогия предложенного метода с томографией требует наличия, так называемых, исходных проекционных данных, получаемых в ходе процедуры сканирования (зондирования) пространства. Исходными данными в предложенном методе томографии отражений является длина lt пропорциональная времени задержки τt, затраченному сигналом на прохождение ломаной траектории Lt.The analogy of the proposed method with tomography requires the presence of the so-called initial projection data obtained during the scanning (sensing) procedure of the space. The initial data in the proposed method of reflection tomography is the length l t proportional to the delay time τ t spent by the signal to pass the broken path L t .
Так как прямое томографическое преобразование - есть процедура получения исходных проекционных данных или как их еще называют интегральных сумм (траекторий-сумм), то исходные проекционные данные, являющие собой процедуру суммирования вдоль замкнутой ломаной линии траектории, описываются выражением:Since direct tomographic transformation is a procedure for obtaining initial projection data, or as they are also called integral sums (trajectory-sums), the initial projection data, which is a summation procedure along a closed broken line of a trajectory, are described by the expression:
численно равным numerically equal
где разностный вектор координат объектов, участвующих в отражении, - есть звенья ломаной Lt, и конкретное включение в указанной разности определяется из выражения (1).where the difference vector of coordinates of objects participating in the reflection, - there are links of the broken line L t , and a specific inclusion in the specified difference is determined from expression (1).
Для решения задачи обратного томографического преобразования осуществлены предварительные построения. Подвергнуто дискретизации оригинальное исследуемое пространство радиолокационной сцены сеткой, состоящей из гексагональных элементов. В полярных координатах сетка представлена в обратном (к центру) перспективном сокращении (фиг. 6). При этом, если разбиение наклонной дальности, а разбиение отрезка параметризации полного азимутального угла [0,2π), то изначально непрерывный радиус-вектор принимает одно из множества конкретных дискретных состояний:To solve the problem of inverse tomographic transformation, preliminary constructions have been carried out. The original investigated space of the radar scene was discretized by a grid consisting of hexagonal elements. In polar coordinates, the grid is shown in reverse (to the center) perspective reduction (Fig. 6). Moreover, if splitting of the slant range, and splitting the segment of the parameterization of the total azimuthal angle [0,2π), then the initially continuous radius vector takes one of many specific discrete states:
где индекс j=(1…J) -уникален и указывает на комбинацию аргументов (m, n), соответственно мелкость разбиения отрезка параметризации полного азимутального угла и мелкость разбиения отрезка параметризации наклонной дальности where the index j = (1 ... J) -unique and indicates a combination of arguments (m, n), respectively, the fineness of the partition of the segment of the parameterization of the total azimuthal angle and the fineness of the partition of the slant range parameterization segment
Известно, что задача обратного томографического преобразования заключается в поиске по исходным проекционным данным {lt} из (2) множества отражающих объектов радиолокационной сцены.It is known that the problem of the inverse tomographic transformation is to search for the set of reflecting objects from the initial projection data {l t } from (2) radar scene.
Заявленный поиск потребовал введения понятия оценки положения объекта, т.е. оценки радиус-вектора . Такой оценкой радиус-вектора положения отражающего объекта является дискретный радиус-вектор из (3) с рассчитанной вероятностью его наличия в радиолокационной сцене.The declared search required the introduction of the concept of assessing the position of an object, i.e. radius vector estimates ... Such an estimate of the radius vector the position of the reflecting object is a discrete radius vector from (3) with the calculated probability its presence in the radar scene.
Следует обратить внимание, что рассчитываемая стохастическая функция в свою очередь также является оценкой ранее введенной исходной функцией , описывающей радиолокационную сцену.It should be noted that the calculated stochastic function in turn is also an estimate of the previously introduced original function describing a radar scene.
Таким образом, в ходе реконструкции детерминированного исходного оригинала , восстановленная функция приобретает свойства дискретной стохастической (вероятностной), область значений которой находится уже в интервале от 0 до 1.Thus, during the reconstruction of the deterministic original original , restored function acquires the properties of a discrete stochastic (probabilistic), the range of values of which is already in the range from 0 to 1.
Оценка конкретной траектории Lt длинной lt представляет собой множество . Множество оценок известно заранее еще до реконструкции и задается построениями звеньев схожими с фрактальными на гексагональных элементах в обратном перспективном сокращении к центру:An estimate of a specific trajectory L t of length l t is the set ... Lots of ratings is known in advance even before the reconstruction and is given by the constructions of links similar to fractal ones on hexagonal elements in reverse perspective reduction to the center:
Указанные построения представлены на фиг. 7.These constructions are shown in Fig. 7.
Длина замкнутой ломаной линии оценки траектории описывается суммой длин звеньев: где разностный вектор - есть звенья оценки ломаной The length of the closed path estimation polyline is described by the sum of the lengths of the links: where the difference vector - there are links in the evaluation of the broken line
Поиск начинается с подбора (фиг. 8). Для каждой неизвестной исходной траектории Lt, но с известной длинной lt ~ τ пропорциональной времени задержки отклика сигнала τ, подбирается оценка в виде множества K всех возможных оценок траекторий с соответствующими длинами , удовлетворяющими условию:The search begins with a match (Fig. 8). For each unknown initial trajectory L t , but with a known length l t ~ τ proportional to the signal response delay time τ, an estimate is selected in the form of a set K of all possible estimates of trajectories with corresponding lengths satisfying the condition:
где Δ - систематическая погрешность дискретизации пространства, заданная мелкостью разбиения гексагональной сеткой.where Δ is the systematic error in the discretization of space, given by the fineness of the partition by the hexagonal grid.
Проекционным данным (2), если отклик получен, присваивается статус достоверных событий с вероятностью равной единице, если отклик отсутствует, - невозможных событий с вероятностью равной нулю:Projection data (2), if a response is received, is assigned the status of reliable events with a probability equal to one, if there is no response, - impossible events with a probability equal to zero:
Для каждого полученного (т.е. состоявшегося) или отсутствующего события lt наполнение функции P(lt) оценками осуществляется с помощью теорем умножения вероятностей независимых событий - нахождения отражающих объектов в вершинах оценки и последующего сложения всех удовлетворяющих (4) оценок траекторий For each received (i.e., taken place) or absent event l t, filling the function P (l t ) with estimates is carried out using the theorems of multiplying the probabilities of independent events - finding the reflecting objects at the vertices of the estimate and the subsequent addition of all trajectory estimates satisfying (4)
где where
Пусть проекционные данные (2) представлены множеством:Let the projection data (2) be represented by the set:
где where
тогда вероятности нахождения объекта (хотя бы одного) в дискретных гексагональных элементах сетки радиолокационной сцены представлены множеством:then the probabilities of finding an object (at least one) in discrete hexagonal grid elements of the radar scene are represented by the set:
где where
Из (5) формируется система T нелинейных уравнений с J неизвестными, записываемая в матричном виде:From (5), a system of T nonlinear equations with J unknowns is formed, written in matrix form:
Поиск вектор-столбца а соответственно и координат (Rj - как оценки наклонной дальности объекта, aj - как оценки азимута ϕ объекта), которые при подстановке в систему (6), превращает каждое уравнение в верное числовое равенство осуществляется методом последовательных исключений (методом Гаусса).Column Vector Search and, accordingly, coordinates (R j - as estimates of the slant range object, a j - as estimates of the azimuth ϕ of the object), which, when substituted into system (6), turns each equation into a true numerical equality is carried out by the method of successive elimination (Gauss method).
ЛитератураLiterature
1. Патент №2444750 РФ, МПК G01S 5/08. Способ определения угломестной координаты низколетящей цели / Балагуровский В.А., Кондратьев А.С., Полищук Н.П. - Опубл. 10.03.2012.1. Patent No. 2444750 RF,
2. Патент №2649899 РФ, МПК G01S 13/20. Способ измерения угловых координат групповых низколетящих целей / Коробочкин Ю.Б. - Опубл. 05.04.2018.2. Patent No. 2649899 RF,
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107231A RU2760976C1 (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | Method for tomographic registration of inclined range and azimuth of position of surface objects and objects above underlying surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107231A RU2760976C1 (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | Method for tomographic registration of inclined range and azimuth of position of surface objects and objects above underlying surface |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021107231A RU2021107231A (en) | 2021-05-13 |
RU2021107231A3 RU2021107231A3 (en) | 2021-10-05 |
RU2760976C1 true RU2760976C1 (en) | 2021-12-02 |
Family
ID=78000602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021107231A RU2760976C1 (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | Method for tomographic registration of inclined range and azimuth of position of surface objects and objects above underlying surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760976C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113552217B (en) * | 2021-07-16 | 2022-05-10 | 大连理工大学 | Unknown defect profile reconstruction method based on double-self-transmitting and self-receiving phased array probe |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5090245A (en) * | 1986-05-02 | 1992-02-25 | Anderson Forrest L | Three dimensional imaging device using filtered ellipsoidal backprojection |
RU2158002C1 (en) * | 1999-04-06 | 2000-10-20 | Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" | Method for radio monitoring |
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 |
RU2444750C2 (en) * | 2010-06-11 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина" (ОАО "ГСКБ "Алмаз-Антей") | Method of determining elevation coordinate of low-flying target |
CN105738887A (en) * | 2016-01-29 | 2016-07-06 | 西安电子科技大学 | Airborne radar clutter power spectrum optimization method based on Doppler channel division |
RU2649899C1 (en) * | 2016-11-16 | 2018-04-05 | Акционерное общество "Конструкторское бюро "Аметист" | Method of measuring angular coordinates of group low-level targets |
RU2659765C1 (en) * | 2017-09-27 | 2018-07-03 | Алексей Сергеевич Грибков | Radar ranging objects radar cross-section measurement device |
RU2713188C1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-02-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Технологии и системы радиомониторинга" | Method for single-position determination of coordinates of sources of high-frequency radio waves during ionospheric propagation |
RU2740782C1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-01-21 | Александр Петрович Сонин | Method of radar surveying of earth and near-earth space by radar with synthesized antenna aperture in band with ambiguous range with selection of moving targets on background of reflections from underlying surface and radar with synthesized antenna aperture for implementation thereof |
-
2021
- 2021-03-18 RU RU2021107231A patent/RU2760976C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5090245A (en) * | 1986-05-02 | 1992-02-25 | Anderson Forrest L | Three dimensional imaging device using filtered ellipsoidal backprojection |
RU2158002C1 (en) * | 1999-04-06 | 2000-10-20 | Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" | Method for radio monitoring |
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 |
RU2444750C2 (en) * | 2010-06-11 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина" (ОАО "ГСКБ "Алмаз-Антей") | Method of determining elevation coordinate of low-flying target |
CN105738887A (en) * | 2016-01-29 | 2016-07-06 | 西安电子科技大学 | Airborne radar clutter power spectrum optimization method based on Doppler channel division |
RU2649899C1 (en) * | 2016-11-16 | 2018-04-05 | Акционерное общество "Конструкторское бюро "Аметист" | Method of measuring angular coordinates of group low-level targets |
RU2659765C1 (en) * | 2017-09-27 | 2018-07-03 | Алексей Сергеевич Грибков | Radar ranging objects radar cross-section measurement device |
RU2713188C1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-02-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Технологии и системы радиомониторинга" | Method for single-position determination of coordinates of sources of high-frequency radio waves during ionospheric propagation |
RU2740782C1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-01-21 | Александр Петрович Сонин | Method of radar surveying of earth and near-earth space by radar with synthesized antenna aperture in band with ambiguous range with selection of moving targets on background of reflections from underlying surface and radar with synthesized antenna aperture for implementation thereof |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БОРЗОВ А.Б., СОКОЛОВ А.В., СУЧКОВ В.Б. Цифровое моделирование входных сигналов систем ближней радиолокации от сложных радиолокационных сцен // Журнал радиоэлектроники, 2004, N 4, с. 3. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2021107231A3 (en) | 2021-10-05 |
RU2021107231A (en) | 2021-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jacobs et al. | Automatic target recognition using sequences of high resolution radar range-profiles | |
JP4917206B2 (en) | SAR radar system | |
CN109283536A (en) | A kind of multibeam echosounding sonar water body imaging beam formation algorithm | |
US11762085B2 (en) | Device, system and method for localization of a target in a scene | |
RU2633962C1 (en) | Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator | |
RU2760976C1 (en) | Method for tomographic registration of inclined range and azimuth of position of surface objects and objects above underlying surface | |
Wheadon et al. | Ionospheric modelling and target coordinate registration for HF sky-wave radars | |
RU2339966C1 (en) | Method of determining coordinates of radio-frequency source | |
Gu et al. | Resolution threshold analysis of MUSIC algorithm in radar range imaging | |
Chen et al. | Shifted pixel method for through-wall radar imaging | |
RU2305851C2 (en) | Method for determining coordinates of radio emission source | |
CN113534077A (en) | Radar radiation source power inversion method and device and electronic equipment | |
Rebmeister et al. | Geocoding of ground-based SAR data for infrastructure objects using the Maximum A Posteriori estimation and ray-tracing | |
Foote | Coincidence echo statistics | |
CN111880168A (en) | Target positioning method based on passive digital array radar | |
KR102557459B1 (en) | Method and apparatus for measuring target elevation angle of Radar in multipath environment | |
Cosoli et al. | Accuracy of surface current mapping from High-Frequency (HF) ocean radars. | |
CN114488142A (en) | Radar two-dimensional angle imaging method and system based on difference-sum beam | |
RU2649899C1 (en) | Method of measuring angular coordinates of group low-level targets | |
EP4133304A1 (en) | Distributed radar system and method of operation thereof | |
Machhour et al. | Synthetic Sea-Clutter Modelling for STAP | |
RU2761955C1 (en) | Method for determining the flight altitude of a low-flying target of a monopulse tracking radar | |
RU2741333C1 (en) | Method of determining position of working radio frequency transceiver by passive multibeam direction finder | |
RU2807301C1 (en) | Method for determining location of radar station with scanning pattern | |
RU2267136C1 (en) | Mode of measuring of the diagram of reverse secondary radiation of an object and a radiolocation station for its realization |