RU2628997C1 - Method of obtaining two-dimensional radar images of object at multi-frequency pulse sensing and inverse device synthesis with iterative distance reconciliation from equivalent antenna phase center to synthesization point - Google Patents
Method of obtaining two-dimensional radar images of object at multi-frequency pulse sensing and inverse device synthesis with iterative distance reconciliation from equivalent antenna phase center to synthesization point Download PDFInfo
- Publication number
- RU2628997C1 RU2628997C1 RU2016123614A RU2016123614A RU2628997C1 RU 2628997 C1 RU2628997 C1 RU 2628997C1 RU 2016123614 A RU2016123614 A RU 2016123614A RU 2016123614 A RU2016123614 A RU 2016123614A RU 2628997 C1 RU2628997 C1 RU 2628997C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- synthesis
- distance
- antenna
- center
- dimensional
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 44
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 16
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 claims 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
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
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- 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
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационной измерительной технике и может быть использовано, в частности, в составе радиолокационных измерительных стендов многочастотного импульсного зондирования и инверсного синтеза апертуры антенны, осуществляющих построение двумерных радиолокационных изображений (РЛИ) исследуемых объектов.The invention relates to radar measuring technology and can be used, in particular, as part of radar measuring stands for multi-frequency pulse sensing and inverse synthesis of the antenna aperture, which construct two-dimensional radar images (RLI) of the objects under study.
Методы получения РЛИ объекта основаны на цифровой обработке комплексной огибающей отраженного от него сигнала, измеренного в широкой полосе частот зондирующих импульсов радиолокационной системы (РЛС) при различных ракурсах наблюдения вращающегося объекта.The methods for obtaining an object's radar image are based on digital processing of the complex envelope of the signal reflected from it, measured in a wide frequency band of the probe pulses of the radar system (radar) at various angles of observation of a rotating object.
Известен [Патент RU 2422851 С1 «Способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании» МПК: G01S 13/89 (2006.01), 27.06.2011] способ получения двумерного радиолокационного изображения в большом диапазоне изменения величин эффективных площадей рассеивания (ЭПР) локальных рассеивающих центров при многочастотном импульсном зондировании, включающий излучение импульсов с изменением несущей частоты ƒ от импульса к импульсу с шагом Δƒ в полосе частот ΔF, измерение частоты ƒ(tnm) зондирующих импульсов в моменты времени tnm, где n - номер шага перестройки частоты, m - номер повторного цикла перестройки, измерение в земной системе отсчета в моменты времени tnm координат центра антенны РЛС и координат выбранного центра синтезирования на объекте, измерение относительно земной системы отсчета угла наблюдения ψ(tnm) связанной с объектом системы отсчета с началом в центре синтезирования, прием отраженных сигналов, измерение комплексных огибающих отраженных сигналов, корректировку фазы измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов к расстоянию от центра антенны РЛС до точки синтезирования, запоминание измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов в течение времени синтезирования в угловом секторе, образование двумерной матрицы комплексных огибающих в координатах пространственных частот: Known [Patent RU 2422851 C1 "Method for obtaining a two-dimensional radar image of an object with multi-frequency pulsed sounding" IPC: G01S 13/89 (2006.01), 06/27/2011] a method for obtaining a two-dimensional radar image in a large range of changes in the values of the effective scattering areas (EPR) of local scattering centers for multi-frequency pulsed sounding, including the emission of pulses with a change in the carrier frequency ƒ from pulse to pulse with a step Δƒ in the frequency band ΔF, measurement of the frequency ƒ (t nm ) of the probe pulses in time instants t nm , where n is the number of the frequency tuning step, m is the number of the repeated tuning cycle, measurement at the time frame t nm of the coordinates of the radar antenna center and the coordinates of the selected synthesis center at the object, measurement relative to the Earth reference frame of the observation angle ψ (t nm ) associated with the object reference system with the beginning in the center of synthesis, the reception of reflected signals, the measurement of complex envelopes reflected signals, phase correction of the measured complex envelopes of the reflected signals to the distance from the center of the radar antenna to the synthesis point, storing the measured complex envelopes of the reflected signals during the synthesis time in the angular sector, the formation of a two-dimensional matrix of complex envelopes in spatial frequency coordinates:
и преобразование ее с помощью быстрого двумерного преобразования Фурье в двумерную матрицу синтезированных откликов. Определяют размер половины сектора углов наблюдения Δψ исходя из соотношения:and transforming it using a fast two-dimensional Fourier transform into a two-dimensional matrix of synthesized responses. The size of the half sector of the observation angles Δψ is determined based on the ratio:
где ;Where ;
ƒcp - средняя частота в полосе перестройки,ƒ cp is the average frequency in the tuning band,
запоминают измеренные комплексные огибающие отраженных сигналов в секторе углов наблюдения ±Δψ, заносят в элементы с номерами (n1, m1) двумерной матрицы комплексных огибающих значения, полученные для номера n2 шага перестройки частоты и номера m2 повторного цикла перестройки, где:remember the measured complex envelopes of the reflected signals in the sector of the viewing angles ± Δψ, enter in the elements with numbers (n 1 , m 1 ) of the two-dimensional matrix of complex envelopes the values obtained for the number n 2 of the frequency tuning step and the number m 2 of the repeated tuning cycle, where:
с - скорость света;c is the speed of light;
n1=l, …, N1;n 1 = l, ..., N 1 ;
m1=1, …, М1;m 1 = 1, ..., M 1 ;
Ν1=Lz (maxƒz-minƒz);Ν 1 = L z (maxƒ z -minƒ z );
Μ1=Lx (maxƒx-minƒx);Μ 1 = L x (maxƒ x -minƒ x );
Lz, Lx - размеры области синтезирования радиолокационного изображения по продольной z и поперечной x координатам;L z , L x - the size of the region of the synthesis of the radar image along the longitudinal z and transverse x coordinates;
Данный способ синтезирования двумерных РЛИ обеспечивает повышение разрешающей способности РЛИ и точности оценок ЭПР рассеивающих центров (РЦ) при расширении сектора углов поворота объекта относительно линии визирования, что достигается за счет формирования матрицы комплексных огибающих в координатах пространственных частот. Поскольку значения пространственных частот и координат РЦ в записи фазы комплексных огибающих связаны линейным образом, то в результате преобразования Фурье отраженный сигнал, определенный в области пространственных частот, преобразуется в область декартовых координат без искажения при увеличении полосы частот и сектора углов поворота.This method of synthesizing two-dimensional radar images provides an increase in the resolving power of radar images and the accuracy of the EPR estimates of scattering centers (RCs) while expanding the sector of rotation angles of the object relative to the line of sight, which is achieved by forming a matrix of complex envelopes in spatial frequency coordinates. Since the spatial frequencies and RC coordinates in the complex envelope phase record are linearly connected, as a result of the Fourier transform, the reflected signal defined in the spatial frequency region is converted to the Cartesian coordinate region without distortion with an increase in the frequency band and the sector of rotation angles.
Описанный способ взят в качестве прототипа.The described method is taken as a prototype.
Существенным недостатком способа-прототипа является то, что расстояние от центра антенны РЛС до точки синтезирования является априорно известным параметром, и корректировка фазы измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов к расстоянию от центра антенны РЛС до точки синтезирования, т.е. до центра вращения объекта выполняется точно.A significant disadvantage of the prototype method is that the distance from the center of the radar antenna to the synthesis point is an a priori known parameter, and the phase correction of the measured complex envelopes of the reflected signals to the distance from the center of the radar antenna to the synthesis point, i.e. to the center of rotation of the object is performed accurately.
На практике фазовые набеги измеренных комплексных огибающих определяются не только расстоянием от центра антенны РЛС до точки синтезирования, но и фазовыми задержками сигнала в волноводных устройствах, устройствах формирования, преобразования и фильтрации сигналов, следовательно, расстояние от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования (центра вращения объекта) не может быть точно определено только геометрическими измерениями.In practice, the phase incursions of the measured complex envelopes are determined not only by the distance from the center of the radar antenna to the synthesis point, but also by the phase delays of the signal in waveguide devices, devices for generating, converting and filtering signals, therefore, the distance from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point (center of rotation object) cannot be precisely determined only by geometric measurements.
В результате указанного недостатка изображение расфокусируется и в целом способ не обеспечивает достижения потенциальной разрешающей способности.As a result of this drawback, the image is out of focus and, in general, the method does not achieve potential resolution.
Предлагается способ, позволяющий избежать указанного недостатка.A method is proposed to avoid this drawback.
Предлагаемый способ решает задачу получения двумерного РЛИ объекта с достижимой для заданной полосы частот разрешающей способностью с итерационным уточнением эквивалентного расстояния от условного фазового центра РЛС до точки синтезирования, обеспечивая пошаговое улучшение фокусировки РЛИ вплоть до достижения потенциальной разрешающей способности.The proposed method solves the problem of obtaining a two-dimensional radar image of an object with a resolution that is achievable for a given frequency band with iterative refinement of the equivalent distance from the conditional phase center of the radar to the synthesis point, providing a step-by-step improvement in the radar focusing up to the potential resolution.
Для решения указанной задачи предлагается способ получения двумерного радиолокационного изображения объекта при многочастотном импульсном зондировании и инверсном синтезе апертуры с итерационным уточнением расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования, включающий излучение импульсов с изменением несущей частоты ƒ от импульса к импульсу с шагом Δƒ в полосе частот ΔF, измерение частоты ƒ(tnm) зондирующих импульсов в моменты времени tnm, где n - номер шага перестройки частоты, m - номер повторного цикла перестройки, измерение в земной системе отсчета в моменты времени tnm координат центра антенны радиолокационной системы и координат выбранного центра синтезирования на объекте, измерение относительно земной системы отсчета угла наблюдения ψ(tnm) связанной с объектом системы отсчета с началом в центре синтезирования, прием отраженных сигналов, измерение комплексных огибающих отраженных сигналов, корректировку фазы измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов к расстоянию от центра антенны РЛС до точки синтезирования, запоминание измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов в течение времени синтезирования в угловом секторе, образование двумерной матрицы комплексных огибающих в координатах пространственных частот: To solve this problem, we propose a method for obtaining a two-dimensional radar image of an object with multi-frequency pulsed sounding and inverse aperture synthesis with iterative refinement of the distance from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point, including the emission of pulses with a change in the carrier frequency ƒ from pulse to pulse with step Δƒ in the frequency band ΔF, measurement of the frequency ƒ (t nm ) of the probe pulses at time instants t nm , where n is the number of the frequency tuning step, m is the number of the repetition cycle triples, measurement in the earth reference system at times t nm of the coordinates of the center of the antenna of the radar system and the coordinates of the selected synthesis center on the object, measurement of the observation angle ψ (t nm ) relative to the earth reference system of the reference system associated with the object with the origin in the synthesis center, receiving reflected signals, complex envelope measurement reflected signals, phase correction of the measured complex envelopes of the reflected signals to the distance from the center of the radar antenna to the synthesis point, storing the measured complex envelopes of the reflected signals during the synthesis time in the angular sector, the formation of a two-dimensional matrix of complex envelopes in spatial frequency coordinates:
и преобразование ее с помощью быстрого двумерного преобразования Фурье в двумерную матрицу синтезированных откликов, определяют размер половины сектора углов наблюдения Δψ исходя из соотношения:and converting it using a fast two-dimensional Fourier transform into a two-dimensional matrix of synthesized responses, determine the size of half the sector of observation angles Δψ based on the relation:
где ;Where ;
ƒср - средняя частота в полосе перестройки,ƒav - the average frequency in the tuning band,
запоминают измеренные комплексные огибающие отраженных сигналов в секторе углов наблюдения ±Δψ, заносят в элементы с номерами (n1, m1) двумерной матрицы комплексных огибающих значения, полученные для номера n2 шага перестройки частоты и номера m2 повторного цикла перестройки, где:remember the measured complex envelopes of the reflected signals in the sector of the viewing angles ± Δψ, enter in the elements with numbers (n 1 , m 1 ) of the two-dimensional matrix of complex envelopes the values obtained for the number n 2 of the frequency tuning step and the number m 2 of the repeated tuning cycle, where:
с - скорость света;c is the speed of light;
n1=l, …, N1;n 1 = l, ..., N 1 ;
m1=1, …, М1 m 1 = 1, ..., M 1
Ν1=Lz (maxƒz-minƒz);Ν 1 = L z (maxƒ z -minƒ z );
Μ1=Lx (maxƒx-minƒx);Μ 1 = L x (maxƒ x -minƒ x );
Lz, Lx - размеры области синтезирования радиолокационного изображения по продольной z и поперечной x координатам;L z , L x - the size of the region of the synthesis of the radar image along the longitudinal z and transverse x coordinates;
Согласно изобретению выбирается начальный размер области неопределенности по продольной координате Lнеопр=Lz, где Lz - размер области синтезирования РЛИ по продольной координате, выбирается начальное приближение R0=0 расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования, выполняется инициализация Ri=R0-Lнеопр/2+i×Lнеопр/Ν, 0≤i≤N-l набора расстояний от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования, где N - количество интервалов разбиения, для каждого значения расстояния Ri выполняется корректировка фаз измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов к расстоянию от центра антенны РЛС до точки синтезирования и построение двумерного РЛИ Рi, для каждого РЛИ Pi выполняется вычисление энтропии Е(Рi):According to the invention, the initial size of the region of uncertainty in the longitudinal coordinate L neopr = L z is selected, where L z is the size of the region of the radar image synthesis in the longitudinal coordinate, the initial approximation R 0 = 0 of the distance from the equivalent antenna phase center to the synthesis point is selected, and R i = is initialized R 0 -L neopr / 2 + i × L neopr / Ν, 0≤i≤Nl of the set of distances from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point, where N is the number of partition intervals, for each value of the distance R i and the phases of the measured complex envelopes of the reflected signals to the distance from the center of the radar antenna to the point of synthesis and the construction of a two-dimensional X-ray radiation P i , for each X-ray P i , the entropy E (P i ) is calculated:
гдеWhere
- элемент матрицы нормированного двумерного РЛИ; - the matrix element of the normalized two-dimensional radar image;
P'i[m, k] - элемент матрицы Pi двумерного РЛИ;P ' i [m, k] is the element of the matrix P i of two-dimensional radar images;
М, K - размеры двумерного РЛИ.M, K are the dimensions of a two-dimensional radar image.
Для вычисленного набора энтропий E(Pi) отыскивается минимальная энтропия Еmin(Рimin) и ее порядковый номер в наборе imin, по порядковому номеру imin уточняется расстояние от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования R0=Rimin, уменьшается в N раз размер области неопределенности по продольной координате Lнеопр=Lнеопр/Ν, где N - количество интервалов разбиения области неопределенности по продольной координате, далее цикл повторяется, начиная с инициализации набора расстояний Ri.For the calculated set of entropies E (P i ), the minimum entropy E min (Р imin ) and its serial number in the imin set are searched for, the distance from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point R 0 = R imin is specified by the serial number imin , and decreases by a factor of N the size of the region of uncertainty in the longitudinal coordinate L neopr = L neopr / Ν, where N is the number of intervals for dividing the region of uncertainty in the longitudinal coordinate, then the cycle repeats, starting with the initialization of the set of distances R i .
Выход из итерационного цикла осуществляется путем сравнения разности значений минимальных энтропий на текущей и предыдущей итерации с порогом:The exit from the iterative cycle is carried out by comparing the difference in the values of the minimum entropies at the current and previous iterations with a threshold:
где Ejmin - значение минимума энтропии на текущей итерации j;where E j min - the minimum entropy at the current iteration j;
Ej-1min - значение минимума энтропии на предыдущей итерации j-1;E j-1 min - the value of the minimum entropy at the previous iteration j-1;
ε - выбранное значение порога.ε is the selected threshold value.
Достигаемый технический результат заключается в итерационном улучшении фокусировки РЛИ и уменьшении энтропии РЛИ вплоть до достижения потенциальной разрешающей способности путем последовательного уточнения расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования.The technical result achieved consists in iteratively improving the focus of the radar image and reducing the entropy of the radar image to achieve potential resolution by sequentially clarifying the distance from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point.
Сравнительный анализ способа-прототипа и предлагаемого способа показывает, что введены новые операции: выбор начального размера области неопределенности по продольной координате, выбор начального приближения расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования, инициализация набора расстояний от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования, вычисление элементов набора РЛИ для соответствующих элементов набора расстояний от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования, вычисление энтропии для каждого РЛИ, для вычисленного набора энтропий поиск минимальной энтропии и ее порядкового номера в наборе, по порядковому номеру уточнение расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования, уменьшение в N раз размера области неопределенности по продольной координате, где N - количество интервалов разбиения области неопределенности по продольной координате, повторение цикла, начиная с инициализации набора расстояний, выход из итерационного цикла путем сравнения разности значений минимальных энтропий на текущей и предыдущей итерации с порогом,A comparative analysis of the prototype method and the proposed method shows that new operations have been introduced: selection of the initial size of the uncertainty region along the longitudinal coordinate, selection of the initial approximation of the distance from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point, initialization of the set of distances from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point, calculation elements of the radar set for the corresponding elements of the set of distances from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point, in calculating the entropy for each radar image, for the calculated set of entropies, searching for the minimum entropy and its serial number in the set, using the serial number, refining the distance from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point, decreasing N times the size of the uncertainty region along the longitudinal coordinate, where N is the number of intervals splitting the region of uncertainty along the longitudinal coordinate, repeating the cycle, starting with initializing the set of distances, exiting the iterative cycle by comparing the difference in the values of the minimum ial entropy on the current and the previous iteration with a threshold,
которые позволяют итерационно улучшать фокусировку и разрешающую способность РЛИ по сравнению со способом-прототипом вплоть до достижения потенциальной разрешающей способности.which allow iteratively improving the focus and resolution of the radar image in comparison with the prototype method until the potential resolution is achieved.
На фигуре 1 показано РЛИ модели исследуемого объекта, полученное после первой итерации предлагаемым способом, на фигуре 2 - после второй итерации, на фигуре 3 - после третьей итерации.Figure 1 shows the X-ray model of the investigated object obtained after the first iteration of the proposed method, figure 2 - after the second iteration, in figure 3 - after the third iteration.
При реализации предлагаемого способа выполняются следующая последовательность операций:When implementing the proposed method, the following sequence of operations is performed:
- выбор начального размера области неопределенности по продольной координате Lнеопр=Lz, где Lz - размер области синтезирования РЛИ по продольной координате - 1,- the choice of the initial size of the region of uncertainty in the longitudinal coordinate L neopr = L z , where L z - the size of the region of the synthesis of radar information in the longitudinal coordinate - 1,
- выбор начального приближения R0=0 расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования - 2,- the choice of the initial approximation R 0 = 0 distance from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point - 2,
- инициализация Ri=R0-Lнеопр/2+i×Lнеопр/Ν, 0≤i≤N-l набора расстояний от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования, где N - количество интервалов разбиения - 3,- initialization R i = R 0 -L neopr / 2 + i × L neopr / Ν, 0≤i≤Nl of a set of distances from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point, where N is the number of partition intervals - 3,
- для каждого значения расстояния Ri корректировка фаз измеренных комплексных огибающих отраженных сигналов к расстоянию от центра антенны РЛС до точки синтезирования и построение двумерного РЛИ Pi в соответствии с прототипом - 4,- for each value of the distance R i the correction of the phases of the measured complex envelopes of the reflected signals to the distance from the center of the radar antenna to the synthesis point and the construction of a two-dimensional radar P i in accordance with the prototype - 4,
- вычисление энтропии E(Ρi) для каждого РЛИ Pi:- calculation of the entropy E (Ρ i ) for each X-ray data P i :
гдеWhere
- элемент матрицы нормированного двумерного РЛИ; - the matrix element of the normalized two-dimensional radar image;
P'i [m, k] - элемент матрицы Pi двумерного РЛИ;P ' i [m, k] is the element of the matrix P i of two-dimensional radar images;
M, K - размеры двумерного РЛИ - 5,M, K - dimensions of a two-dimensional radar image - 5,
- для вычисленного набора энтропий E(Pi) поиск минимальной энтропии Emin(Pimin) и ее порядкового номера в наборе imin - 6,- for the calculated set of entropies E (P i ) search for the minimum entropy E min (P imin ) and its serial number in the set imin - 6,
- по порядковому номеру imin уточнение расстояния от эквивалентного фазового центра антенны до точки синтезирования R0=Rimin-7,- according to the serial number imin, the refinement of the distance from the equivalent phase center of the antenna to the synthesis point R 0 = R imin -7,
- уменьшение в N раз размера области неопределенности по продольной координате Lнеопр=Lнеопр/Ν, где Ν - количество интервалов разбиения области неопределенности по продольной координате - 8,- decrease in N times the size of the region of uncertainty in the longitudinal coordinate L neopr = L neopr / Ν, where Ν is the number of intervals of dividing the region of uncertainty in the longitudinal coordinate - 8,
- повторение цикла, начиная с инициализации набора расстояний Ri (операция 3), - 9,- repeating the cycle, starting with the initialization of the set of distances R i (operation 3), - 9,
- выход из итерационного цикла осуществляется путем сравнения разности значений минимальных энтропий на текущей и предыдущей итерации с порогом:- exit from the iteration cycle is carried out by comparing the difference in the values of the minimum entropies at the current and previous iteration with the threshold:
где Ejmin - значение минимума энтропии на текущей итерации j;where E j min - the minimum entropy at the current iteration j;
Ej-1min - значение минимума энтропии на предыдущей итерации j-1;E j-1 min - the value of the minimum entropy at the previous iteration j-1;
ε - выбранное значение порога - 10.ε is the selected threshold value of 10.
Работоспособность предлагаемого способа проверена методом математического моделирования.The performance of the proposed method is verified by mathematical modeling.
Условия локации при моделировании заданы следующим образом:The conditions of location during modeling are set as follows:
зондирующие сигналы РЛС - импульсы с периодом повторения 20 мкс, несущая частота сигнала меняется от импульса к импульсу с шагом 4500/1024 МГц в полосе частот от 12750 до 17250 МГц, объект равномерно вращается со скоростью 1.5°/c.radar probe signals are pulses with a repetition period of 20 μs, the carrier frequency of the signal varies from pulse to pulse in increments of 4500/1024 MHz in the frequency band from 12750 to 17250 MHz, the object rotates uniformly at a speed of 1.5 ° / s.
Модель объекта задана в виде совокупности неподвижных относительно связанной системы отсчета 9 РЦ, которые расположены в узлах квадратной сетки с удалением соседних РЦ по обеим координатам на 1 м.The object model is set in the form of a set of stationary relative to the connected reference system of 9 RCs, which are located in the nodes of the square grid with the removal of neighboring RCs in both coordinates by 1 m.
Уровни эффективных площадей рассеяния (ЭПР) заданных РЦ выбраны одинаковыми и равными 1 м2.The levels of effective scattering areas (EPR) of the given RCs are chosen the same and equal to 1 m 2 .
Для заданной 30% перестройки частоты размер половины сектора углов синтезирования составляет примерно 10°.For a given 30% frequency tuning, the size of the half sector of the synthesis angles is approximately 10 °.
На фиг. 1 приведено двумерное РЛИ объекта в плоскости локации, полученное после первой итерации предложенным способом в секторе углов наблюдения ±10° относительно ракурса синтезированного РЛИ. Значение минимума энтропии РЛИ E1 min=8.26.In FIG. 1 shows a two-dimensional radar image of an object in the location plane obtained after the first iteration by the proposed method in the sector of viewing angles ± 10 ° relative to the perspective of the synthesized radar image. The value of the minimum of the radar entropy E 1 min = 8.26.
На фиг. 2 и 3 приведены двумерные РЛИ объекта после 2 и 3 итерации, значения минимумов энтропии равны соответственно E2 min=7.1124 и E3 min=6.5073.In FIG. Figures 2 and 3 show two-dimensional radar images of the object after 2 and 3 iterations, the values of the entropy minima are E 2 min = 7.1124 and E 3 min = 6.5073, respectively.
Ошибки определения дальности от эквивалентного фазового центра антенны РЛС до точки синтезирования на первой, второй и третьей итерациях равны соответственно ΔR1=-1.05 м, ΔR2=0.31 м ΔR3=0.01 м.The errors in determining the distance from the equivalent phase center of the radar antenna to the synthesis point at the first, second, and third iterations are ΔR 1 = -1.05 m and ΔR 2 = 0.31 m ΔR 3 = 0.01 m, respectively.
Технический результат достигнут: устранены недостатки прототипа, обеспечено итерационное улучшение фокусировки и разрешающей способности РЛИ.The technical result is achieved: the disadvantages of the prototype are eliminated, iterative improvement of focusing and resolution of the radar image is provided.
Claims (37)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123614A RU2628997C1 (en) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Method of obtaining two-dimensional radar images of object at multi-frequency pulse sensing and inverse device synthesis with iterative distance reconciliation from equivalent antenna phase center to synthesization point |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123614A RU2628997C1 (en) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Method of obtaining two-dimensional radar images of object at multi-frequency pulse sensing and inverse device synthesis with iterative distance reconciliation from equivalent antenna phase center to synthesization point |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2628997C1 true RU2628997C1 (en) | 2017-08-24 |
Family
ID=59744938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016123614A RU2628997C1 (en) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Method of obtaining two-dimensional radar images of object at multi-frequency pulse sensing and inverse device synthesis with iterative distance reconciliation from equivalent antenna phase center to synthesization point |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2628997C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2735856C1 (en) * | 2020-03-20 | 2020-11-09 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range measurement system |
RU2737533C1 (en) * | 2020-02-25 | 2020-12-01 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Method of determining coordinates of radio object |
CN112763971A (en) * | 2019-10-21 | 2021-05-07 | 中兴通讯股份有限公司 | Method for estimating wave arrival angle, method for calibrating digital channel phase error, device and storage medium |
CN112799064A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 内蒙古工业大学 | Method and device for nonlinear progressive phase iterative imaging with cylindrical aperture |
RU2808449C1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-11-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства обороны Российской Федерации | Method for forming range portrait with increased information content based on the use of signals with frequency tuning from pulse to pulse |
CN117687014A (en) * | 2024-02-04 | 2024-03-12 | 南京信息工程大学 | SAR equivalent radar speed estimation method based on two-dimensional filtering MapGrift |
CN117706490A (en) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 南京理工大学 | A coupling scattering center modeling method between metal targets based on single-station radar |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2099743C1 (en) * | 1995-12-07 | 1997-12-20 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Method of construction of 2d radar image of rectilinear flying target with multifrequency narrow-band probing |
US5767802A (en) * | 1997-01-10 | 1998-06-16 | Northrop Grumman Corporation | IFF system including a low radar cross-section synthetic aperture radar (SAR) |
US6563451B1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-05-13 | Raytheon Company | Radar imaging system and method |
US6608586B1 (en) * | 2002-07-25 | 2003-08-19 | Sandia Corporation | Method for removing RFI from SAR images |
RU2234110C1 (en) * | 2003-01-04 | 2004-08-10 | Митрофанов Дмитрий Геннадьевич | Method for construction of two-dimensional radar image of air target |
JP2008232626A (en) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Nec Corp | Method and apparatus for processing polarimetric sar image and polarimetric sar apparatus |
RU2372627C1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" | Method of obtaining two-dimensional radar image of object in wide range of variation of values of effective scattering area of local centres during multifrequency pulsed probing |
RU2422851C1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-06-27 | Сергей Владимирович Ковалев | Method for obtaining two-dimensional radar image of object at multiple-frequency pulse sounding |
-
2016
- 2016-06-14 RU RU2016123614A patent/RU2628997C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2099743C1 (en) * | 1995-12-07 | 1997-12-20 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Method of construction of 2d radar image of rectilinear flying target with multifrequency narrow-band probing |
US5767802A (en) * | 1997-01-10 | 1998-06-16 | Northrop Grumman Corporation | IFF system including a low radar cross-section synthetic aperture radar (SAR) |
US6563451B1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-05-13 | Raytheon Company | Radar imaging system and method |
US6608586B1 (en) * | 2002-07-25 | 2003-08-19 | Sandia Corporation | Method for removing RFI from SAR images |
RU2234110C1 (en) * | 2003-01-04 | 2004-08-10 | Митрофанов Дмитрий Геннадьевич | Method for construction of two-dimensional radar image of air target |
JP2008232626A (en) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Nec Corp | Method and apparatus for processing polarimetric sar image and polarimetric sar apparatus |
RU2372627C1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" | Method of obtaining two-dimensional radar image of object in wide range of variation of values of effective scattering area of local centres during multifrequency pulsed probing |
RU2422851C1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-06-27 | Сергей Владимирович Ковалев | Method for obtaining two-dimensional radar image of object at multiple-frequency pulse sounding |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112763971A (en) * | 2019-10-21 | 2021-05-07 | 中兴通讯股份有限公司 | Method for estimating wave arrival angle, method for calibrating digital channel phase error, device and storage medium |
RU2737533C1 (en) * | 2020-02-25 | 2020-12-01 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Method of determining coordinates of radio object |
RU2735856C1 (en) * | 2020-03-20 | 2020-11-09 | Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") | Range measurement system |
CN112799064A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 内蒙古工业大学 | Method and device for nonlinear progressive phase iterative imaging with cylindrical aperture |
CN112799064B (en) * | 2020-12-30 | 2023-05-26 | 内蒙古工业大学 | Cylindrical aperture nonlinear progressive phase iterative imaging method and device |
RU2808449C1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-11-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства обороны Российской Федерации | Method for forming range portrait with increased information content based on the use of signals with frequency tuning from pulse to pulse |
RU2810725C1 (en) * | 2023-07-19 | 2023-12-28 | Виталий Сергеевич Грибков | Method for obtaining two-dimensional radar image of object with multi-frequency pulse probing and inverse aperture synthesis taken into account of near location zone |
RU2815730C1 (en) * | 2023-07-27 | 2024-03-21 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства обороны Российской Федерации | Method for forming range portrait obtained based on use of signals with frequency tuning, from pulse to pulse, by constructing characteristic of changes in radial speed of air object |
RU2819757C1 (en) * | 2023-11-20 | 2024-05-23 | Виталий Сергеевич Грибков | Method of obtaining two-dimensional radar image of object during multifrequency pulsed probing, which enables to recover amplitude and phase of reflected signal |
CN117687014A (en) * | 2024-02-04 | 2024-03-12 | 南京信息工程大学 | SAR equivalent radar speed estimation method based on two-dimensional filtering MapGrift |
CN117687014B (en) * | 2024-02-04 | 2024-04-16 | 南京信息工程大学 | SAR equivalent radar speed estimation method based on two-dimensional filtering MapDrift |
CN117706490A (en) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 南京理工大学 | A coupling scattering center modeling method between metal targets based on single-station radar |
CN117706490B (en) * | 2024-02-06 | 2024-05-17 | 南京理工大学 | A coupled scattering center modeling method between metal targets based on single-station radar |
RU2836418C1 (en) * | 2024-06-17 | 2025-03-14 | Виталий Сергеевич Грибков | Method of obtaining two-dimensional radar image of object with inverse aperture synthesis |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2628997C1 (en) | Method of obtaining two-dimensional radar images of object at multi-frequency pulse sensing and inverse device synthesis with iterative distance reconciliation from equivalent antenna phase center to synthesization point | |
Delisle et al. | Moving target imaging and trajectory computation using ISAR | |
RU2372627C1 (en) | Method of obtaining two-dimensional radar image of object in wide range of variation of values of effective scattering area of local centres during multifrequency pulsed probing | |
CN112034460B (en) | Circular arc aperture radar imaging method and radar based on antenna phase pattern compensation | |
RU2382379C2 (en) | Method for multi-signal location of radio-frequency radiation sources at one frequency | |
JP6179940B2 (en) | Doppler imaging signal transmitter, Doppler imaging signal receiver, Doppler imaging system and method | |
Wacks et al. | Passive synthetic aperture hitchhiker imaging of ground moving targets—Part 1: Image formation and velocity estimation | |
JP2020516906A (en) | Direction detection with disambiguation | |
CN110879391B (en) | Radar image dataset creation method based on electromagnetic simulation and missile echo simulation | |
RU2553272C1 (en) | Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse | |
RU2381519C2 (en) | Highly efficient direction finding method | |
US10690767B2 (en) | System and method for synthetic aperture radar image formation | |
CN112433210A (en) | Quick time domain imaging method for double-station forward-looking ground penetrating radar | |
RU2422851C1 (en) | Method for obtaining two-dimensional radar image of object at multiple-frequency pulse sounding | |
RU2393498C2 (en) | Method of polarisation sensitive radio signal direction finding (versions) | |
RU2723706C1 (en) | Method of obtaining a two-dimensional radar image of an object in multi-frequency pulse sounding and inverse synthesis of an aperture with determination of the third coordinate of the elements of the formed image | |
RU2491569C2 (en) | Method of direction finding with increased resolution ability | |
RU2541504C1 (en) | Apparatus for selecting moving targets for pulse-to-pulse frequency tuning mode | |
RU2327190C1 (en) | Method of obtaining three-dimensional radar image of rotating, pitching and banking object, with multi-frequency pulsed probing | |
Lin et al. | A multi-target detection algorithm using high-order differential equation | |
CN103869315A (en) | Near space circular synthetic aperture radar rapid back-direction projection imaging method | |
JP2009074924A (en) | Radar device | |
RU2178185C2 (en) | Radar | |
Amin et al. | Reconstruction of locally frequency sparse nonstationary signals from random samples | |
RU2393500C2 (en) | Method of determining phases of complex envelopes of reflected signals in object multi-frequency pulsed sounding for radar object imagery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180615 |