SE511952C2 - Ett SAR-radarsystem - Google Patents

Description

35 511 952 z PCT-ansökan 3596101164, till vilka härmed hänvisas, beskrivs utföringsformer av lågfrekvent tvådimensionell bredbandig SAR-avbildning. I den svenska patent- ansökningen 9602594-5, till vilken härmed också hänvisas, beskrivs ett besläktat förfarande vid datortomografi.

Statiska objekt i skogsterräng kan detekteras med lågfrekvent SAR, d.v.s. med en våglängd i intervallet 0.3 - 15 m. De låga frekvensema har egenskapen att de penetrerar vegetationslagret med liten dämpning och ger endast upphov till en svag bakåtspridning från trädens grövre strukturer. Sålunda kan statiska objekt, t.ex. stillastående fordon, detekteras även i tät skog genom att kombinera låga frekven- ser med SAR-teknik som ger upplösning av våglängdsstonek. Detta har vetenskap- ligt demonstrerats i ett flertal experiment under senare år.

Som den beskrivs i det ovanstående kan lågfrekvent SAR inte upptäcka objekt som rör sig. Den höga upplösningen i SAR uppstår genom att avbildningsprocessen utnyttjar signaler under en lång integrationstid. För att nå tillräckligt hög upplösning för detektion så måste radam observera objektet under en sträcka som är av samma storleksordning som avståndet till objektet. Detta avstånd kan vara 20 km, d.v.s. för typiska flyghastigheter så är integrationstiden ca. 100 s. Under denna tid måste därför ett objekt vara statiskt inom en bråkdel av våglängden, d.v.s. bråk- delen av en meter. Detta faktum omöjliggör i praktiken att rörliga objekt under vege- tationsmaskering kan detekteras med denna teknik. Farten hos ett objekt måstei själva verket vara mindre än ca. 0.1 mls för att betraktas som stillastående.

Det är ett välkänt faktum att högfrekvent SAR-teknik kan modifieras för att upptäcka och avbilda röriiga objekt genom att utnyttja en grupp av smallobiga antenner.

Genom att arrangera antennema så att antennlobema är parallellförskjutna kan man med signalbehandling i princip eliminera all påverkan på radarsignalen här- rörande från stillastående objekt. Denna s.k. GMTI-funktion ("ground moving target indication") kan implementeras i princip på två olika sätt.

Den första metoden kallas DPCA ("displaced-phase-center-antenna') vilken an- vänds för att eliminera stillastående objekt ur signalema från två parallellförskjutna antennelement. Denna metod utnyttjar det faktum att signalen, från alla stilla- stående objekt, i det främre resp. bakre elementet upprepas efter ett tidsintervall motsvarande att plattformen rört sig samma avstånd som elementavståndet. Efter en fördröjning kan således signalerna från de stillastående objekten elimineras 10 15 20 25 30 35 511 952 3 genom subtraktion. Nackdelen med metoden är att den kräver ett kalibrerat och tidsinvariant radarsystem. Ett annat problem med DPCA är att det uppstår blinda hastigheter för vilka även rörliga objekt uppfattas som stillastående. Skälet är att utsläckning även sker när fasändringen mellan signalema är en multipel av 21:. I praktiken innebär detta ett krav på maximal antennseparation vilket sålunda åter- verkar på minsta detekterbara radíella fart.

Den andra metoden kallas STAP ('space-time-adaptive filtering”) och baserar sig på kovariansegenskapema hos tidsignalema för de olika elementen i gruppantennen.

Kovariansmatrisen för stillastående resp. rörliga objekt är olika vilket utnyttjas genom att linjärkombinera signaler i tid och rum så att maximalt förhållande mellan önskad och oönskad signal erhålls. l praktiken skattas kovariansmatrisen genom stickprov på den oönskade signalen, vilken tillsammans med en modell för den önskade signalen bildar ett adaptivt signalanpassat rum-tids-filter. STAP-tekniken är inte begränsad till att eliminera stillastående objekt såsom DPCA-tekniken. l princip kan alla former av oönskad signal behandlas på samma sätt förutsatt att kovari- ansmatrisen kan skattas och att den skiljer sig från den önskade signalen. Exem- pelvis kan även avsiktliga eller oavsiktliga radiostörsignaler elimineras med samma metod.

Den grundläggande frågan - vilket föreliggande uppfinning ämnar lösa - är hur man kombinerar tekniken för lågfrekvens-SAR och tekniken för detektion av rörliga objekt (GMTI) för att åstadkomma signaler vilka penetrerar skoglig vegetation och samtidigt möjliggör upptäckt av rörliga objekt. Problemet är speciellt den praktiska svårigheten att på en flygburen plattfonn åstadkomma en tillräckligt stor radar- antenn på låga frekvenser vilken har samma höga direktivitet som en högfrekvent smallobig radarantenn så att de beskrivna metodema för högfrekvent SAR med GMTI-funktion kan användas. Det begränsade fysiska utrymmet ombord på en dylik plattform innebär i princip att radarantenner på låga frekvenser är rundstrålande och har låg direktivitet. Avsaknaden av direktivitet har två viktiga konsekvenser för en lågfrekvent SAR med GMTl-funktløn vilka innebär att kända metoder inte kan tillämpas. i i i För det första innebär avsaknaden av direktivitet ett betydande problem att åstad- komma optimala prestanda för GMTl-funktionen. Det senare förutsätter nämligen att elementens rlktningskänslighet år så lika som möjligt vilket är svårt att åstad- komma när direktiviteten är låg. Anledningen år att antennelementen kopplar 10 15 20 25 30 35 511952 4 elektromagnetiskt till plattformen och att dänned riktningskänsligheten förändras.

Sålunda ändras riktningskänsligheten beroende på antennelementets exakta position på plattfonnen, varvid antennelementen får olika riktningsegenskaper, vilka gör nämnda GMTI-metoder ineffektiva. Av detta skäl introducerar föreliggande patent en lösning där antennelementen monteras i en translationsinvariant och symmetrisk konfiguration framför plattformen.

För det andra innebär avsaknaden av direktivitet att hög signalkänslighet och geo- metrisk upplösning kräver optimal koherent signalbehandling av radardata under en lång integrationstid. Signalintegrationen motsvarar att objektet belyses över en stor aperturvinkel. Aperturvinkeln är de facto så stor att signalbehandlingsmetodema, som används för rörliga objekt i högfrekvent SAR med GMTI-funktion, inte är till- lämpliga. Precis av samma skäl är signalbehandlingen av stillastående objekti låg- frekvent SAR annorlunda än den som används i högfrekvent SAR.

Radarreturen på låga frekvenser kan beskrivas av en funktion f(t, r), där tiden t parametenserar radarantennens position (erhållen från plattformens GPS- och/eller tröghetsnavigeringssystem) och r är avståndet från radarantennen. Observera att bäringsinformation inte finns tillgängligti radardata. Signalbehandlingen av stilla- stående objekt i lågfrekvent radar-data transformerar, med bakåtprojektionsmeto- der, f(t,r) till en tvådimensionell SAR-bild g(x,p) icylinderkoordlnater x och p, där x är azimutavståndet utefter banan och p är det vinkelräta avståndet ut från banan. Positionen är entydig om markytans topografi är känd, så när som på dess spegelbild genom flygbanan. Den senare kan dock särskiljas genom att utnyttja den svaga, men i detta sammanhang ändå tillräckliga, riktverkan hos antennsystemet.

Positionen för objekten fås således som skämingen mellan en cirkulär cylinder (avståndscylindem) och två ytor, varav den ena år ett halvplan ortogonalt med cylinderaxeln (azimutplanet) och den andra representerar markytan, se figur 1.

Observera att tre-dimensionell avbildning inte är möjlig utan kännedom om mark- ytans topografi eftersom det saknas information om den tredje cylinderkoordinaten, vinkeln l halvplanet ortogonalt med rakbanan, i radardata. En sådan avbildning kan åstadkommas genom att utnyttja flera rakbanor eller en kroklinjig flygbana enligt metoder beskrivna i den svenska patentansökningen 9702331-1 och motsvarande PCT ansökan SE98/01147, till vilka härmed hänvisas. 10 15 20 25 30 35 5 511 952 Till skillnad från lågfrekvent SAR, så processeras högfrekvent radardata med meto- der vilka approximerar tidsvariationen i f(t,r) och endast är tillämpbara för smala antennlober. Metodema kan vara formulerade i både tids- och/eller Fourier-planen.

För dessa metoder gäller speciellt att rörelser hos plattformen, som avviker från en rakbana, korrigeras approximativt genom en vinkeloberoende avståndskorrektion.

Den senare approximationen är giltig inom en smal vinkelsektor och kan därför till- lämpas i fallet med en smal antennlob. En liknande metod tillämpas även när antennloben är styrbar, s.k. 'spotlighF-SAR. I detta fall varierar avståndskorrektio- nen beroende på antennlobens riktning men är å andra sidan lika inom antennloben och sålunda approximativ. En annan vanlig approximation i samband med hög- frekvensmetoder är potensserieutveckling av tids- eller frekvensvariationen av f(t,r). Typiskt används serie-utvecklingar till och med kvadratiska eller kubiska termen. Även dessa approximationer fömtsätter en smal vinkelsektor.

För signalbehandling av lågfrekvent radardata har bakåtprojektionsmetoder sålunda flera viktiga fördelar jämfört med högfrekventa metoder. Dels kan allmänna rörelse- korrektioner införas i algoritrnen vilka är samtidigt giltiga för alla vinklar och alla bild- punkter. Dels transformeras radar-rådata till en SAR-bild utan approximationer.

Slutligen minskar minnesbehovet vid beräkningen drastiskt jämfört med de metoder som bygger på Fouriertransforrnering.

Detektion av stillastående objekt i skog med lågfrekvent SAR kräver bästa möjliga geometriska upplösning för att diskriminera objekten från bakgrunden. Detta leder naturligt till en SAR med stor relativ bandbredd. Förutom att bästa möjliga upplös- ning erhålls så minskar även de statistiska fluktuationema hos bakgrunden som härrör från speckeleffekten. Den senare uppstår när upplösningen är mycket större än våglängden (liten relativ bandbredd) och innehåller flera spridare. De från spridama bakåtspridda vågoma interfererar med varandra och den resulterande retursignalen är således kraftigt beroende av betraktelsevinkel gentemot upplös- ningscellen. Normalt innehåller upplösningscellen många oberoende spridare vilket resulterar i slumpmässig amplitud och fas mellan olika upplösningsceller, s.k. speckel. I Detektion av rörliga objekt i skog med lågfrekvent SAR grundar sig på det faktum att speckelmönstret är exakt reproduoerbart när samma mätgeometri upprepas.

Genom att arrangera antennelementen i en translationsinvariant konfiguration så 10 15 20 25 30 35 511 952 6 kommer alla stillastående objekt, inklusive den stillastående bakgrunden, att upp- fylla detta villkor så när som på en tidsfördröjning vilken motsvarar antennelemen- tens inbördes avstånd dividerat med plattfonnens fart Detta innebär att speckel- mönstret är lika och kan elimineras med en GMTI-funktion. Följaktligen förutsätts inte stor relativ bandbredd för detektion av rörliga objekt utan den kan åstad- kommas med betydligt mindre bandbredd. Kravet på bandbredd sätts i stället av den önskade detaljgraden för inmätningen av objekten, d.v.s. för diskriminering av olika objekt och inmätning av deras respektive position. Notera att mätgeometrin för antennelementen upprepas exakt endast om plattformens hastighetsvektor är parallell med elementens förbindelselinje, vilket i praktiken inte alltid är fallet. Meto- den är dock robust mot sådana avvikelser eftersom speckelmönstret endast lång- samt förändrar sig, förutsatt att bandbredden är tillräckligt stor. l princip innebär detta att antennelementen inte nödvändigtvis behöver vara translationsinvariant konfigurerade men att detta är en fördel för att åstadkomma optimala prestanda hos GMTl-funktionen.

För högfrekvent SAR påverkas speckelmönstret och därmed prestanda hos GMTI- funktlonen av små rörelser hos löv- eller grenverk, exempelvis orsakat av vind. lnom en upplösningscell förändras den inbördes geometrin och därmed interferensen mellan de bakåtspndda vågoma. Detta faktum innebär också problem att detektera rörliga objekt med låg fart, eftersom även bakgrunden i detta fall uppfattas av GMTl-funktionen som ett rörligt objekt.

Det år önskvärt att lågfrekvent SAR-teknik utvecklas som möjliggör detektion av både rörliga och stillastående objekt. Enligt diskussionen ovan är dock kraven på bandbredd mindre för rörliga objekt än för fasta. Eftersom detektion av rörliga objekt kan utföras med lägre bandbredd följer att avsökningskapaciteten kan öka eftersom den är direkt proportionell mot den geometriska upplösningen. Å andra sidan kräver en fullständig inmätning av rörliga objekt fler antennelement och därmed fler signal- kanaler vilket minskar avsökningskapaciteten. Problemet är sålunda hur signal- mönstret ska se ut för att på ett lämpligt sätt anpassa kraven på bandbredd och antennkanaler mellan modema, se vidare under punkt 5 sist i beskrivningen.

Mot bakgrund av ovanstående vore det ett stort framsteg om SAR-tekniken kunde förbättras så att rörliga objekt kunde detekteras och avbildas med en lågfrekvent SAR-radar. På så sätt kan stillastående såväl som rörliga objekt upptäckas och mätas in. Syftet med uppfinningen är att lösa detta problem, vilket sker genom att 10 15 20 25 30 35 7 5 1 1 9 5 2 uppfinningen får den utformning som framgår av det efterföljande självständiga patentkravet Lämpliga utföringsfonner av uppfinningen framgår av övriga patentkrav.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas nännare under hänvisning till bifogade ritning, där fig. 1 visar cylindergeometrin för SAR-inmätning av marken utefter en rakbana, fig. 2 visar principen för elimineríng av statiska objekt i radardata, fig. 3 visar principen för faktoriserad bakåtprojektion och fig. 4 visar bäringstvetydighet för SAR-inmätning av två rörliga objekt som har exakt samma avståndsekvation men olika markfart och kurs.

Principen för uppfinningen innehâllerfyra steg: 1) eliminering av alla stillastående objekt inklusive bakgrund, 2) upptäckt av rörliga objekt, 3) positions- och hastighets- bestämning genom skattning av objektets bäring och 4) igenkänning. För att åstad- komma samtidig funktion avseende fasta och rörliga mål inför även ett femte steg.

De fem stegen beskrivs i det följande och är, i princip, nödvändiga för att åstad- komma en optimal radarfunktion. Beroende på specifika förhållanden kan dock ett eller flera av stegen 1, 3, 4 eller 5 uteslutas och förfarandet ändå medge tillfreds- ställande slutresultat Exempelvis kan steg 1 uteslutas ifall den stillastående bak- gmnden har ett lågt radartvärsnitt, t.ex. vid detektion av fartyg till havs eller mark- fordon i öppen terräng. Ibland år enbart detektion tillräckligt för radarfunktionen vilket även eliminerar steg 3 och 4 etc.

I en gmndläggande utföringsform av uppfinningen avser den ett radarsystem som innefattar en plattform som rör sig över ett antal objekt. Antalet objekt kan vara mycket stort och exempelvis förekomma i fonn av en markyta. Plattformen bär en radanrtrustning som avbildar objekten med hjälp av apertursyntesteknik (SAR) via minst en antenn utan krav på direktlvitet eller relativbandbredd. Vidare är plattfor- mens rörelse under upptagningen av underlag för en SAR-bild väsentligen rätlinjig och likforrnig.

Uppfinningen kännetecknas främst av att den innefattar en signalbehandlings- anordning, som registrerar emottagna radarekon från varje utsänd radarpuls och 10 15 20 25 30 35 511 952 8 registrerar eller beräknar läget för den använda antennen eller de använda anten- nema, och som beräknar en en-parametrig mängd av två-dimensionella SAR-bilder som funktion av två bildkoordinater, där parametem är relativfarten. Härvid utnyttjas att varje objekt, dvs. radareko med vissa bildkoordinater, avbildas med maximalt förhållande mellan önskad och oönskad signal för ett bestämt värde på relativfart- parametem, vilket värde fastställs vara beloppet av den relativa hastighetsvektom mellan objektet och plattfomien.

Signalbehandlingsanordningen bakåtprojicerar vid beräkningen radar-rådata i ett hierarkiskt schema, där varje nivå endast bygger på den närmast föregående, och där summeringen av radar-rådata sker i fonn av delaperturer med successivt ökande längd. Beräkningen sker med inkrement av relativfartparametem, vilka minskar i allt väsentligt kvadratiskt med delaperturens längd.

Lämpligen används radarfrekvenser under 1 GHz, för att nå tillämpningen vegeta- tionsgenomlysning.

För en bild bestående av N x N bildelement, härledd utgående från minst N radar- pulser och minst N avstånds-sample för varje radarpuls, förprocesserade till gemensamt sample-avstånd, kan detta utföras så att apertursyntesprocesseringen först sker med avseende på delaperturer baserade på K1 stycken radarpulser, vilket ger en lågupplöst bild med konstant radaramplitud över upplösningsceller bestå- ende av N/K1x N bildelement av den finaste upplösningen som avses nås.

Därpå utnyttjas att reflektiviteten för varje upplösningscell vid låg upplösning är en N/K, element lång vektor, där varje vektorelement är reflektiviteten för en delapartur eftersom flera aperturer ger reflektivitetsvärden för samma upplösningscell vid låg upplösning, och vektorelementen används som radardata för att kombinera K, stycken aperturer gruppvis för att åstadkomma en finare upplöst bild med konstant radaramplitud över N/(K1K2)x N av den finaste upplösningens bildelement. Slutligen fortsätter denna process iterativt till dess den finaste upplösningen uppnås.

Genom att linjärkombinera signalema från minst två antenner på plattformen kan statiska objekt elimineras och röriiga detekteras. Elimineringen av statiska objekt och detekteringen av rörliga objekt kan lämpligen ske i varje nivå i ett generaliserat hierarkiskt schema. 10 15 20 25 30 35 9 5 l 1 9 5 2 Man kan också linjärkombinera signalema från minst två antenner på plattformen så att bäringen till rörliga objekt kan bestämmas med hjälp av avståndsskillnader mellan SAR-bilder upptagna med olika antenner. Bestämningen av bäringen till rörliga objekt kan lämpligen ske i varje nivå i ett generaliserat hierarkiskt schema.

Använder man minst tre antenner kan man linjärkombinera minst tvâ för elimine- ringen av statiska objekt och detekteringen av rörliga objekt och minst två för bestämningen av bäringen till rörliga objekt. Använder man minst fyra antenner kan radiostörsignaler elimineras med en känd metod.

Antennema kan lämpligen vara monterade i ett translationsinvariant och symmet- riskt antennsystem framför eller bakom plattformen. I en lämplig konkret utförings- form av antennsystemet innefattar det 5 st bredbandiga radarantenner placerade efter varandra i en bom, varvid de båda yttersta antennema är sändarelement och de tre inre mottagarelement.

Man kan använda två antennsystem, där det ena täcker frekvensområde 200 - X MHz och den andra X - 800 MHz, och där 350 MHz < X < 550 MHz.

I en fördelaktig utföringsform av uppfinningen utsänder radarsystemet en puls- sekvens uppdelad i minst två frekvenssteg. Olika typer av mätning, såsom några av typema grundläggande SAR-avbildning, detektering av rörliga objekt, bärings- bestämning och störningsundertryckning, utförs under olika frekvenssteg. Signal- behandlingsanordningen optimerar, för varje frekvenssteg, antalet antennkanaler och därav följande tilldelning av bandbredd per antennkanal under bivilkoret att Nyquist-kriteriet för sampling av Dopplersignalen upprätthålls, och minimerar antalet frekvenssteg för att täcka in den önskade totala bandbredden per typ av mätning.

Efter denna kortfattade redogörelse för utföringsformer av uppfinningen kommer den i det följande att beskrivas närmare under rubriker som anknyter till de fyra steg som angavs direkt efter figurförteckrtingen ovan. 1) Eliminering av stillastående objekt (klotterundertryclming) Betrakta en lågfrekvent radar med endast två antennelement vilka har exakt samma riktningskänslighet men är separerade utefter plattformens hastighetsvektor relativt marken. Antag vidare att de avbildade objekten inklusive bakgrund är statiska. I 10 15 20 25 30 35 511 952 10 denna idealiska situation kommer sålunda responsen från det främre elementet att återupprepas av det bakre elementet efter en tidsfördröjning som ges av separa- tionen d dividerat med relativfarten v, d.v.s. f,(t,r)= f,(t+d/v , r) (1) Genom att fördröja signalen från det främre antennelementet och subtrahera med signalen från den bakre elimineras sålunda all signal från stillastående objekt, se figur 2.

Denna princip för signal-kancellering är enkel men kan inte direkt tillämpas i prakti- ken. Skälet är att signalema från de två antennelementen inte är identiska utan skiljer från varandra av flera anledningar. För det första awiker hastighetsvektom oftast från förbindelselinjen mellan elementen så att speckelmönstret förändrar sig. Även bortsett från plötsliga manövreringar, avviker flygplanets longitudinella axel från kursriktningen under stabila förhållanden beroende på sidvind. För det andra är antennemas riktningskänslighet i praktiken inte identiska vilket dlstorderar signa- lema olika för olika frekvenser och riktningar. För det tredje är tidsfördröjningen (motsvarande antennseparationen) inte garanterat en multipel av pulsrekurrens- tiden vilket definierar sampelavståndet för tiden t.

Av dessa skäl bör, åtminstone partiell, SAR-processering av antennsignalema före- gå klotter-undertryckningen. På så vis ökar den geometriska upplösningen, efter pulskompression, bredbandsrekonstruktion och bakåtprojektion, vilket ökar korrela- tionen mellan signalema, eftersom speckelmönstret blir stabilare. Vidare kan man införa korrektioner för skillnader mellan antennelementens riktningskänslighet.

Efter inversion erhålls en SAR-bild från det första elementet g1(x, p) och en från det andra elementet g,(x, p), där x och p är cylinderkoordinater av marken och där banan för resp. element är givet av [x,(t), y,(t), z,(t)] resp. [x,(t), y,(t), z,(t)] = = [x,(t) - dx, y,(t) - dy,z,(t) - d,], där antennseparationsvektom är Ü = (dfldwdz) .

Sålunda motsvarar detta fall att de två elementen är separerade både längs och tvärs den nominella rakbanan. P.g.a. separationen i tvårsled bildar de två elemen- ten motsvarigheten till en interferometer. Den senare har egenskapen att speckel- mönstret förändras i proportion till kvoten mellan elementens vinkelseparation i 10 15 20 25 30 511 952 11 tvärsled sett från marken och den relativa bandbredden. För att upprätthålla en hög grad av likhet måste följande relation vara uppfylld: Id l -_-<< ° tanól (2) P n"'*|m där d, är projektionen av d iazimutplanet utefter p-axeln, B är bandbredden, fc är centerfrekvensen, och Bär infallsvinkel. Detta innebär t.ex. att den relativa band- bredden B/fc bör vara ca. 0.01 eller större för att tolerera en avvikelse i tvärsled på någon meter med några kilometers avstånd till marken. Observera att speckel- mönstret däremot inte påverkas av en separation i längsled förutom en translation. l det följande förutsätts att den relativa bandbredden uppfyller ovanstående krav så att speckelmönstret kan betraktas som identiskt för stillastående objekt. Även rörtiga objekt bidrar till SAR-bildema på i princip samma sätt, d.v.s. med en ren translation, förutsatt att de inte accelererar så våldsamt att hastighetsvektom ändrar sig signifikant under tidsfördröjningen d,,/v. Skillnaden mellan stillastående och rörtiga objekt ligger därför endast i att translationen mellan bildema är olika.

Detta gäller oavsett om SAR-inverslon lyckats fokusera objekten eller inte, eftersom båda signalema påverkas lika.

Som nämndes ovan, måste även korrektioner för skillnader i riktningskänslighet hos antennelementen införas. Dessa korrektioner måste därför i praktiken anpassas till både riktning och frekvens, vilket lämpligen införs som del i SAR-inversionen när tillräcklig upplösning i riktning uppnås. Antennkorrektionema är av samma typ som korrektionema för rakbaneawikelser och kan därför införas i SAR-inversionen med samma principer.

Efter dessa korrektioner, kan elimineringen av stillastående objekt ske genom subtraktion enligt e-(x, p) = g2(x, p) - g,(x + d, ,p+dp) (3) där d, och d, är projektioner av Ü utefter x- resp. p-axeln. 10 15 20 25 30 35 511952 12 Translationen mellan signalema behöver inte vara en multipel av pixelavstånden i bildema. lnterpolering av bildema med tillräckligt hög noggrannhet kan ske antingen i rums- eller Fourier-planet. l Fourier-planet sker detta genom multiplikation med en linjär fasfunktion, elleri rumsplanet med motsvarande interpolationskoefficienter, d.v.s. en taperad sinc-funktion.

Pnncipema i detta avsnitt är en generalisering av DPCA-tekniken för radarsystem med låg antenndirektivitet. De förutsätter en stabil och kalibrerad SAR och åstad- kommer endast undertryckning av rörliga objekt. På motsvarande sätt kan man generalisera STAP-tekniken för radarsystem med låg antenndirektivitet, och sålunda inkludera andra typer av signaler som man önskar undertrycka, t.ex. radio- störsändare. 2) Upptäckt av rörliga objekt Allmänt gäller att upptäcktsprestanda är direkt avhängigt signallbms-förhållandet (SNR) för radarsignalen. Genom klotterundertryckningen, beskriven ovan, förbättras SNR för röriiga objekt avsevärt genom att de stillastående objekten elimineras.

Detta är dock inte tillräckligt för upptäckt utan måste följas av signalintegration. En direkt tillämpning av kända metoder för SAR-inversion leder dock inte till att de rörliga objekten fokuseras på ett tillfredsställande sätt Den försämrade fokuse- ringen reducerar signal/brus-förhållandet och därmed också upptäcktsprestanda.

Graden av defokusering ökar med aperturvinkeln vilket leder till betydligt försäm- rade prestanda i lågfrekvent SAR. Följaktligen är detektionsprestanda långt ifrån de optimala även efter klotter-undertryckningen, eftersom signalen är utspridd på ett stort antal upplösningsceller. Detektionen måste därför föregås av en systematisk anpassning av SAR-inversionen för olika tänkbara rörelsemönster hos de rörliga objekten, så att signalenergiema blir lokaliserade (fokuserade) till ett minimum av upplösningsceller och därmed maximerar signal/brus-förhållandet.

Principema för SAR-inversion av stillastående objekt kan generaliseras till rörliga objekt enligt följande. Betrakta till att börja med det förenklade fallet med stilla- stående objekt på marken och att plattfonnens hastighetsvektor i7 är konstant i tiden. Ett objekt med positionen (xmpo) icylinderkoordinater följer således i radar- rådata f(t, r) en hyperbel given av avståndsekvationen 10 15 20 25 30 511952 13 r = r/pø* + (v: - xof (4) En exakt SAR-inversion g(x, p) kan därför, enligt bakåtprojektionsprincipen, erhållas ur radar-rådata f(t,r) genom integraltransforrnationen g(x, p) = j' (rq/p* + (vr - XY Id: (s) Efter transformationen behöver SAR-bilden filtreras för att förbättra den geome- triska upplösningen. Upplösningen försämras annars av distortioneri överförings- funktionens spektrala amplitud orsakade av bl.a. bakåtprojektions-transforrnationen, antennens frekvens- och riktningskänslighet, och andra nödvändiga filterfunktioner.

Observera att varje position (xo, po) har en unik avståndsekvation, och att bakåt- projektionen entydigt avbildar varje sådan hyperbel som en punkt i SAR-bilden.

SAR-bildens intensitet i vafie punkt ger ett mått på sannolikheten för ett objekt i denna position. Som nämnts ovan kan dock flera markobjekt ge samma position (xwpo) p.g.a. marktopografi.

Den exakta SAR-inversionen kan skrivas om så att den även gäller för variabel hastighet utmed en rakbana. I praktiken måste dock även awikelser från en rakbana hanteras, vilket leder till korrektioner för markens topografi. Generalise- ringen av ekv (5) till detta fall ges av g(x, p) = r(x, p,t)]dt (6) där r(x,p,f) är det tre-dimensionella avståndet mellan antennposition F,(t) vid tiden t och markytans position f,(x, p), dvs. r(x,p,t) = |rf,(t) - F,(x,p].

Antag nu att radar-rådata även innehåller rörliga objekt. Efter bakåtprojektion kommer dessa objekt inte att fokusera på en punkt utan ge upphov till tvetydigheter i SAR-bilden. l princip kan även rörliga objekt fokuseras med bakåtprojektion om r(x, p, t) tolkas som avståndet mellan antennposition F,(t) och en rörlig punkt på markytan, dvs r(x, p, t) = |ï,(t) - r',(x, p, t] . 10 15 20 25 30 35 511 952 14 Genom att utföra SAR-inversionen för olika markhastigheter kommer de rörliga objekten således att fokuseras. Trots detta kommer deras hastighet, eller bäring, inte att vara entydigt bestämda. Att så är fallet inses genom att betrakta relativ- rörelsen i ett koordinatsystem som är fast i förhållande till antennen. Antag att relativhastigheten är konstant till belopp och riktning. Ett rörligt objektet följer således en tre-parametng hyperbel enligt fa/pâ +[ß(f-f°)]' m där po identifierar minsta avståndet mellan antenn och objekt som inträffar vid tiden to och där ß är relativfarten. Observera att samma avståndsekvation även erhålls efter en stel rotation kring antennen av objektets trajektoria, vilket leder till en tve- tydighet i bäring. En dylik rotationstransformation ändrar bäring och relativhastighet men inte relativfart (beloppet av hastigheten). I ett markfast koordinatsystem, där- emot, ändras både fart och markkurs för objektet. För identiskt lika uppsättning parametrar (to, po, ß) finns således en en-parametrig uppsättning rörliga objekt med varierande markfart och markkurs.

Betrakta exempelvis ett objekt som rör sig långsamt parallellt med rakbanan. l det antennfasta koordinatsystemet rör sig objektet således bakåt med en fart nära plattformens. Ett annat rörligt objekt som rör sig med samma fart i det antennfasta koordinatsystemet, fast vinkelrätt mot rakbanan, följer således samma avstånds- ekvation. I det markfasta koordinatsystemet rör sig däremot detta objekt med högre fart och i en vinkel 45° från rakbanan. Dessa två objekt har väldigt olika rörelse- mönster i det markfasta koordinatsystemet men uppfattas i det antennfasta koordi- natsystemet, och därmed i radar-rådata, som identiska och kan därför inte diskrimi- neras genom att enbart mäta in funktionen f(t,r).

Vi återvänder senare till detaljema kring bäringstvetydigheten och hur den kan upplösas. För ögonblicket är det tillräckligt att konstatera att, i fallet med konstant relativhastighet, varje avståndshistorik motsvarar en en-parametrig uppsättning av objekt med olika markhastigheter. Varje sådan uppsättning karakteriseras av att minsta avståndet po observeras med okänd bäring, eftersom riktningsverkan hos antennen saknas, och därmed okänd markhastighet. Av detta följer att för varje 10 15 20 25 30 35 511952 15 objekt med konstant markhastighet och godtycklig markkurs så finns en motsva- rande linjär rörelse med given markkurs vilken ger exakt samma avståndshistorik.

Slutsatsen är sålunda att SAR-fokusering av rörliga objekt med godtycklig mark- hastighet, d.v.s. markfart och markkurs, kan åstadkommas endast genom att justera parametem för relativfarten ß. Hela SAR-bilden fokuseras därigenom för ett rörligt objekt med given markhastighet, vilket får till konsekvens att hela uppsätt- ningen med bänngstvetydiga objekt fokuseras samtidigt. Genom att vanera relativ- farten fokuseras sedan alla rörliga objekt. Efter den tre-parametriga SAR-processe- ringen följer detektion, d.v.s. små omgivningar till varje bildelement i SAR-bildema analyseras för att undersöka om detektionskritenet är uppfyllt. Kända principer för detektion av en signal i omgivande brus, t.ex. CFAR ("constant false-alarm ratio") eller liknande, kan därvid användas.

Klotter-undertryckningen kan i princip utföras vid olika stadier under processe- ringen. I praktiken måste dock krav på en minsta upplösning uppfyllas så att kompensationer för riktnings- och frekvenskänslighet kan inkluderas. Allmänt gäller att SAR-fokusering är translationsinvariant, d.v.s. shift-invanant i tiden t, vilket innebär att objekten i de två bildema är separerade i proportion till relativhastig- heten. De stillastående objekten kan dängenom elimineras efter en tidsfördröjning, som motsvarar separationen mellan antennelementen, och subtraktion. De röniga objekten, däremot, elimineras inte under förutsättning att motsvarande förflyttning är av våglängdsstorlek eller mer. Ãr relativhastigheten tillräckligt stor, d.v.s. större än den geometrísk upplösningen, kan ett rörligt objekt ge upphov till två separerade objekt efter subtraktionen. l den efterföljande processeringen kan denna separation elimineras för att maximera signallbrus-förhållandet.

För att ovanstående detektionsmetod ska fungera så måste SAR-processeringen utföras för alla tänkbara och rimliga relativfarter. Upplösningen i relativfart Aß måste således vara tillräckligt fin så att ett rörligt objekt integreras i fas under hela integrationstiden 71. Kravet på relativfel för fokuseringsparametem, Aß/ß, är omvänt proportionellt mot tid-bandbredd-produkten, vilket ger Aß s ”V” (a) 10 15 20 25 30 511 952 16 Givet typiska värden på ingående storheter - våglängd 1m, avstånd 10 km, fart 100 m/s och integrationstid 5 s -fås Aß <1 m/s. Eftersom tänkbara relativfarter kan variera inom ett betydligt större intervall, t.ex. i 30 m/s, följer att antalet fartklasser kan vara mycket stort och att den tre-parametriga SAR-fokuseringen sålunda måste vara beräkningseffektiv.

Den ovanstående beskrivningen av SAR-fokuseringen förutsätter att antenn- elementen rör sig utefter en rakbana, vilket i praktiken aldrig är fallet. Awikelsen från rakbanan bryter, i princip, bäringstvetydigheten även om känsligheten är otill- räcklig för att bestämma bäring med acceptabel noggrannhet. Detta innebär istället att korrektioner för rakbaneawikelser måste införas i SAR-fokuseringen. Följden är att radar-rådata behöver refokuseras för olika markkurser förutom den tidigare nämnda relativfarten. Kravet på upplösning i bäring är direkt proportionell mot av- vikelsen från en rakbana, och ökar sålunda med den utnyttjade apertursträckan, d.v.s. integrationstiden.

För att göra metoden för SAR-fokusering realiserbar, d.v.s. tillräckligt beräknings- effektiv, är det nödvändigt att införa ett hierarkiskt schema för uppdelning av bakåt- projektionsintegralen i delsummor, dvs. successivt ökande delaperturer och successivt minskande delbilder. Uppdelningen i delsummor bygger på principen att approximationsgraden genom schemat kan hållas konstant över hela SAR-bilden.

Summeringen över en delapertur är sålunda exakt utefter en stråle genom den aktuella delbildens centrum. För positioner inom delbilden som awiker från denna linje introduceras ett avståndsfel som är av storleksordningen b/2 siny där y är vinkelawikelsen från centrumlinjen och b är delaperturens längd. Största avståndsfelet inom en delbild av storlek a är därför ab Ar e (9) ;k4r)2 + b* där rär avståndet mellan delaperturen och delbilden. För varje nivå i det hierarkiska schemat ökar delaperturens längd med en viss faktor, och delbildema måste sålunda minskas med motsvarande faktor för att avståndsfelet ska hålla sig på samma nivå. 10 15 20 25 30 35 5 1 1 9 5 2 17 En direkt tillämpning av ekv. (6), utan uppdelning i delsummor och delbilder, ger att antalet operationer är O(N3K) givet en N x N bild, N datapunkter utmed banan, och K fartklasser. Ett hierarkiskt schema kräver däremot endast OUS/”K/s), där a(n,lV) är den relativa beräkningsvinsten enligt 4,1, lv) z NW" (10) och n är antalet nivåer i schemat För exempelvis N = 4096 och n = 6 blir s ~ 10”. I detta exempel kombineras L = 4 delaperturer mellan varje nivå enligt figur 3. Efter 6 nivåer nås den fulla aperturlångden (L° = 4096) och den önskade bildupplösningen.

Upplösningen ökar med en faktor 4 x 4 i varje nivå. Antalet fartklasser är i den sista nivån K och dessa minskar kvadratiskt enligt ekv. (8) i varje nivå jämfört med del- aperturens längd. l praktiken innebär detta att beräkningsbördan fullständigt domi- neras av det sista steget, där antalet operationer över alla fartklasser är O(AF"”"K), vilket direkt ger ekv. (10).

Schemat kan även formuleras för att hantera rakbaneawikelser när cylinder- resp. bärings-symmetrin bryts. Detta motsvarar att det uppstår ett avståndsfel genom att signalen från objektet härstammar från ett annat avstånd än det antagna vilket måste kompenseras. l det hierarkiska schemat görs en korrektion för varje delaper- tursummering. Detta korrigerar för rakbaneawikelseri en tre-parametrig SAR- fokusering, men försummar symmetribmttet avseende bäring. I princip innebär detta att SAR-fokuseringen blir fyra-parametrig, där även markkursen behöver beaktas. l det hierarkiska schemat är rakbaneawikelsema små ide inledande nivåema och kan effektivt försummas. l de sista nivåema kan däremot ett antal bäringsklasser behöva introduceras för att defokusering skall undvikas.

Det hierarkiska schemat för SAR-fokusering beskrivs nu matematiskt. Betrakta en SAR som avbildar både stillastående och rörliga objekt på marken. Att beräkna en delapertur på nivå n innebär att radardata transfonneras enligt f,,,,,_,,(r,r) = j f,,_,,,,_,,(f',r' f' (11) C där, på nivå n , t är tidpunkten för centrum av delaperturen m och fartklass p, t' är tidpunktema för delaperturema på nivå n-1, och summeríngen sker över 10 15 20 25 30 511 952 18 C = [t - At/2 L” ,t + At/2 L"]. r och f är avståndet utmed en linje från centrum av respektive delapertur till centrum av respektive delbild, dvs r = r(x, pg) = |f_(z) - r,(x + ur, p] (12) r' = r(x, pm) = |f,(v) - f,(x + ufqp] (13) Antalet beräkningsoperationer är sålunda (antal delapeiturer) x (antal delbilder) x (antal tidspositioneri delapertursumman) x (antalet avståndspunkter i delbilden) x (antalet fartintervall). l första nivån sätts t, _,,,_,,(t, r) = f(t, r), d.v.s. radar-rådata, och sedan fortlöper schemat tills antalet delbilder för en viss delapertur blivit lika med den önskade bildstorleken. På detta sätt kan schemat avbrytas när SAR-bilden får en lämplig upplösning. 3) Positions- och hastighetsbestämning Det tredje steget i mätprincipen är att lösa upp den tidigare omnämnda bäringstve- tydigheten. Efter SAR-inversion och klotterundertryckning, detekteras objekt med maximalt signal/brus-förhållande men med okänd bäring. Vi ämnar nu bestämma både bäring och avstånd för att entydigt positionera objektet och korrekt avbilda det i förhållande till SAR-bilden av de stillastående objekten.

Bäringen kan bestämmas genom att bryta rotationssymmetrin som uppkommer när en apertur används. Samma tvetydighet uppkommer ifall två aperturer används för att åstadkomma klotterundertryckning. Ytterligare minst en apertur behövs sålunda för bäringsestimeringen.

Kombinationen av SAR-inversion och klotter-undertryckningen ger ett fördelaktigt signal/brus-förhållande för noggrann bäringsestimering. Med, exempelvis, en våg- längd av 1 m och ett signal/brus-förhållande av 30 dB ges avståndsfelet av Å 6 = z0,5 p Zm-/SNR cm (14) 10 15 20 25 30 19 5 l l 9 5 2 Ett typiskt värde för separationen av antennaperturema är 2 m vilket ger ett positio- neringsfel av storleksordningen 20 m på ett avstånd av 10 km. Denna onoggrann- het är i princip gränssättande för positioneringen. Observera dock att mätprincipen är en flerstegsprocess vilket innebär att delsteget med den största felkällan domine- rar. Positioneringsprestanda år sålunda direkt avhängigt hur SAR-inversionen och klotterundertryckningen lyckats.

Betrakta två rörliga objekt som rör sig i ett markfast koordinatsystem enligt figur 4.

Trajektoriema är så valda att avståndet mellan antennen och vardera objektet beskrivs av exakt samma avståndsekvation r(t). De tre parametrama (t ,p°, ß), dvs minsta avstånd, tidpunkt för minsta avstånd samt relativfart, är således identiskt lika. Trots det är objektens trajektorier olika. De olika trajektoriema kan parameteri- seras utifrån bäringen çl eller, altemativt, markkurs a. Den en-parametríska skaran av trajektorier med olika markfart u men med samma relativfart relativt antennen ßo ges sålunda av u = vcosa i 1/1302 -(vsina)2 (15) eller uttryckt i bäringen u = t/ßn* +v= -zßovcosp (16) Vid en viss tidpunkt kommer sålunda trajektorian för det rörliga objektet att awika från den detekterade positionen efter SAR-inversion och klotterundertryckning.

Genom att mäta bäringen ø med avståndsskillnaden enligt den ovan beskrivna metoden, så kan objektet position och markhastighet bestämmas entydigt vid tiden t. Avvikelsen från den detekterade positionen vid olika tidpunkter ges sålunda av AX = po sinø+(v - ßooosøxt-g) (17) Ap = p0(C0$;ó -1)+ ß, Sínflf -f°) (18) 10 15 20 25 30 35 511 952 20 4) lgenkänning Den fjärde och avslutande steget i mätprincipen utnyttjar de tre tidigare stegen för att generera en SAR-bild av det rörliga objektet med maximal upplösning. Med kända metoder för igenkänning, t.ex. med Bayesiansk särdragsklassning, kan sedan objektet identifieras.

Det grundläggande problemet i detta steg är att estimera objektets sanna trajektoria och attitydförändringar. Eftersom integrationstiden för att åstadkomma maximal upplösning typiskt är hundratals sekunder så måste metoden även kunna hantera kroklinjiga trajektorier. Rent nominellt skulle man kunna konstruera en metod för SAR-inversion som undersöker alla möjliga kroklinjiga trajektorier och sedan detek- terar den sanna utifrån ett optimalitetskriterium. Matematiskt och fysikaliskt stöter dock detta angreppssätt på problem, eftersom utfallsrummet för de tänkbara trajek- toriema ökar exponentiellt med integrationstiden. Problemet blir således omöjligt att hantera genom okontrollerbar tillväxt av brus och beräkningsbörda.

Istället föreslås en metod som bygger på att man delar upp rörelsemönstreti styckvis linjära trajektorier som detekteras med de tidigare beskrivna metodema.

Den maximala integrationstiden för SAR-inversionen begränsas sålunda av de dynamiska egenskapema hos objektet. För ett markfordon är integrationstiden typiskt några sekunder vid dm/m-våglängder.

Delaperturer upp till några sekunders längd kan således användas för detektionen och bäringsestimeringen. För varje sådan delapertur estimeras trajektorian med fart och kurs. Genom att associera detektioner för olika delaperturer kan således trajek- torian bestämmas och en SAR-bild med full upplösning genereras. Även noggrann- heten i bäringsestimeringen förbättras genom att följa en fullständig trajektoria. 5) Uppdelning av momentan bandbredd SAR-system är, i praktiken, bandbreddsbegränsade. Detta innebär att det är av yttersta vikt att använda den tillgängliga bandbredden för prioriterade radarfunktio- ner. I föreliggande uppfinning kräver de ovannämnda olika stegen varierande bandbredd och olika antal antennkanaler. Detta kan man utnyttja för att i varje given situation optimera systemet. 10 15 21 5 1 1 9 5 2 Optimeringen utförs genom att utnyttja principen för stegad frekvens, dvs. genom att dela upp pulssekvensen i ett antal frekvenssteg. l varje frekvensdelband kan sedan den tillgängliga momentana bandbredden delas upp på ett varierande antal antennkanaler. Ju fler antennkanaler, desto fler frihetsgrader för sofistikerade radarfunktioner, men mindre bandbredd per kanal och därmed fler frekvenssteg för att täcka in det givna delbandet. Varje delband kan optimeras oberoende av de andra under bivillkoret att Nyquist-kriteriet för sampling av Dopplersignalen upprätt- hålls. Det senare kan baseras på periodisk sampling, eller aperiodisk sampling enligt den svenska patentansökningen 9601199-4 och motsvarande PCT-ansökan SE97/00543, till vilka härmed hänvisas.

För den grundläggande SAR-moden behövs endast en antennkanal, men å andra sidan maximalt tillgänglig totalbandbredd för att genom signalintegration övervinna bakgrundsklottret. För GMTI-moden med positionsinmätning behövs minst tre antennkanaler, men mindre bandbredd, eftersom bakgrundsklottret även under- trycks genom kanalsubtraktion. Stömingsundertryckning, slutligen, kräver ytteriigare antennkanaler, men bandbredden kan koncentreras till enbart delband där stöming upptäcks. Genom metoden med stegad frekvens kan systemet på ett naturiigt sätt optimeras för en given uppgift.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 511 952 22 Patentkrav:

1. Ett radarsystem innefattande en plattform som rör sig över ett antal, som kan vara mycket stort, objekt, exempelvis i form av en markyta, och bär en radarutmst- ning som avbildar objekten med hjälp av apertursyntesteknik (SAR) via minst en antenn utan krav på direktivitet eller relativbandbredd och där plattforrnens rörelse under upptagningen av underlag för en SAR-bild är väsentligen rätlinjig och lik- forrnig, k ä n n e t e c k n at av att det innefattar en signalbehandlingsanordning som registrerar emottagna radarekon från varje utsänd radarpuls och registrerar eller beräknar läget för den använda antennen eller de använda antennema och beräknar en en-parametrig mängd av två-dimensionella SAR-bilder som funktion av två bildkoordinater, där parametem är relativfarten, varvid utnyttjas att varje objekt, dvs. radareko med vissa bildkoordinater, avbildas med maximalt förhållande mellan önskad och oönskad signal för ett bestämt värde på relativfartparametem, vilket värde fastställs vara beloppet av den relativa hastighetsvektom mellan objektet och plattformen och där signalbehandlingsanordningen vid beräkningen bakåtprojicerar radar-rådata i ett hierarkiskt schema, där varje nivå endast bygger på den närmast föregående, och där summeringen av radar-rådata sker i form av delaperturer med successivt ökande längd.

2. Ett radarsystem enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att beräkningen sker med inkrement av relativfartparametem, vilka minskar i allt väsentligt kvadra- tiskt med delaperturens längd.

3. Ett radarsystem enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n at av att för en bild bestående av N x N bildelement, härtedd utgående från minst N radarpulser och minst N avstånds-sample för varje radarpuls, förprocesserade till gemensamt sample-avstånd, sker apertursyntesprocesseringen först med avseende på del- aperturer baserade på K, stycken radarpulser, vilket ger en lågupplöst bild med konstant radaramplitud över upplösningsceller bestående av N/K1 x N bildelement av den finaste upplösningen som avses nås, därpå utnyttjas att reflektiviteten för varje upplösningscell vid låg upplösning är en N/K1 element lång vektor, där varje vektorelement är reflektiviteten för en delapartur eftersom flera aperturer ger reflek- tivitetsvärden för samma upplösningscell vid låg upplösning, och används vektor- elementen som radardata för att kombinera K, stycken aperturer gruppvis för att åstadkomma en flnare upplöst bild med konstant radaramplitud över N/(K1K2) x N 10 15 20 25 30 35 511952 23 av den finaste upplösningens bildelement, varpå denna process fortsätter iterativt till dess den finaste upplösningen uppnås.

4. Ett radarsystem enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n at av att det utnyttjar radarfrekvenser under 1 GHz.

5. Ett radarsystem enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att det linjärkombinerar signalema från minst två antenner på plattfonnen, så att statiska objekt elimineras och rörliga detekteras.

6. Ett radarsystem enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n at av att signalbehand- Iingsanordningen vid beräkningen bakåtprojicerar radar-rådata i ett generaliserat hierarkiskt schema, där elimineringen av statiska objekt och detekteringen av rörtiga objekt sker i varje nivå.

7. Ett radarsystem enligt patentkravet 5 eller 6, k ä n n e te c k n a t av att det använder minst tre antenner på plattformen och linjärkombinerar signalema från minst två av antennema, så att båringen till rörtiga objekt kan bestämmas med hjälp av avståndsskillnader mellan SAR-bilder upptagna med olika antenner.

8. Ett radarsystem enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n at av att det använder minst fyra antenner på plattformen och eliminerar radiostörsignaler med en känd metod.

9. Ett radarsystem enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att det linjärkombinerar signalema från minst två antenner på plattfonnen, så att bäringen till rörtiga objekt kan bestämmas med hjälp av avståndsskillnader mellan SAR-bilder från olika antenner.

10. Ett radarsystem enligt patentkravet 9, k ä n n e t e c k n at av att signal- behandlingsanordningen vid beräkningen bakåtprojicerar radar-rådata i ett genera- liserat hierarkiskt schema, där båríngen till rörliga objekt bestäms i varje nivå.

11. Ett radarsystem enligt något av patentkraven 5-10, k å n n e te c k n at av att det utsänder en pulssekvens som delas upp i minst två frekvenssteg, att det utför olika typer av mätning, såsom några av typema grundläggande SAR-avbildning, detektering av rörliga objekt, bäringsbeståmning och stömingsundertryckning, 10 15 511 952 24 under olika frekvenssteg och optimerar, för varje frekvenssteg, antalet antenn- kanaler och därav följande tilldelning av bandbredd per antennkanal under bivilkoret att Nyquist-kriteriet för sampling av Dopplersignalen upprätthålls, och minimerar antalet frekvenssteg.

12. Ett radarsystem enligt något av de tidigare patentkraven, k ä n n e t e c k n a t av att antennema är monterade i ett translationsinvariant och symmetriskt antenn- system framför eller bakom plattformen.

13. Ett radarsystem enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k n at av att antenn- systemet innefattar 5 st bredbandiga radarantenner, placerade efter varandra i en bom, varvid de båda yttersta antennema är sändarelement och de tre inre mot- tagarelement.

14. Ett radarsystem enligt patentkravet 12 eller 13, k ä n n e t e c k n at av att det använder två antennsystem, där det ena täcker frekvensområde 200 - X MHz och den andra X - 800 MHz, och där 350 MHz < X < 550 MHz.