Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Простой алгоритм компенсации миграций светящихся точек по дальности для режима бокового обзора РСА (англ.)

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2021-24-2-27-37

Полный текст:

Аннотация

Введение. Миграции светящихся точек по дальности являются источником расфокусировки радиолокационных изображений в радиолокаторах с синтезированной апертурой (РСА). Существует две группы алгоритмов обработки сигналов для компенсации миграций. Первая группа включает алгоритмы, в которых на основании методов функциональной интерполяции осуществляется пересчет принятых сигналов из системы координат "продольная дальность – наклонная дальность"  в систему "продольная дальность – поперечная дальность". Недостатком алгоритмов данной группы является их высокая вычислительная сложность. Алгоритмы второй группы не используют интерполяционные методы и являются поэтому более привлекательными для практического использования.

Цель.  Синтезировать простой алгоритм компенсации миграций без применения функциональной интерполяции.

Материалы и методы. Синтез алгоритма осуществлен на основании упрощенной версии алгоритма ЛЧМ-фильтрации (Chirp Scaling Algorithm).

Результаты. Синтезирован простой алгоритм, являющийся модификацией алгоритма "замкового камня".

Алгоритм основан на использовании быстрых преобразований Фурье и поэлементных матричных умножений. В алгоритме не применяются методы интерполяции.

Заключение. Проверка качества алгоритма на основе математического моделирования подтвердила его высокую эффективность. Использование алгоритма позволяет уменьшить количество вычислительных операций.

Финальное радиолокационное изображение, получаемое с помощью алгоритма, строится в  истинной декартовой системе координат. Алгоритм может быть применен для построения РСА изображений движущихся целей. Данный в статье анализ показал, что алгоритм позволяет построить хорошо сфокусированное изображение движущейся цели, когда интервал синтезирования достаточно велик. Изображение движущейся цели выстраивается вдоль отрезка прямой, угол наклона которой пропорционален проекции относительной скорости цели на линию визирования. Оценка параметров изображения позволяет определить параметры движения цели.

Об авторе

А. А. Монаков
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП)
Россия


Список литературы

1. Moreira A., Prats-Iraola P., Younis M., Krieger G., Hajnsek I., Papathanassiou K. P. A tutorial on synthetic aperture radar, IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine. Mar. 2013, vol. 1, iss. 1, pp. 6–43. doi: 10.1109/MGRS.2013.2248301

2. Uysal F. Comparison of range migration correction algorithms for range-Doppler processing. J. Appl. Remote Sens. 2017, vol. 11, iss. 3, art. 036023, pp. 1−10. doi: 10.1117/1.JRS.11.036023

3. Cumming I., Bennett J. Digital processing of Seasat SAR data. Proc. Article in ICASSP ’79. IEEE Intern. Conf. on Acoustics, Speech and Signal Proc. Apr. 1979, vol. 4, pp. 710–718. doi: 10.1109/icassp.1979.1170630

4. Jin M. Y., Wu C. A SAR correlation algorithm which accommodates large range migration. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. Nov. 1984, vol. GE–22, iss. 6, pp. 592–597. doi: 10.1109/tgrs.1984.6499176

5. Chang C. Y., Jin M., Curlander J. C. Squint Mode SAR Processing Algorithms in 12th Canadian Symp. on Remote Sensing Geoscience and Remote Sensing Symp. Jul. 1989, vol. 3, pp. 1702–1706. doi: 10.1109/igarss.1989.576456

6. Smith A. M. A new approach to range–Doppler SAR processing. Intern. J. of Remote Sensing. Feb. 1991, vol. 12, iss. 2, pp. 235–251. doi: 10.1080/01431169108929650

7. Franceschetti G., Schirinzi G., A SAR processor based on two–dimensional FFT code. IEEE Transactions on Aerospace Electronic Systems. Mar. 1990, vol. 26, iss. 2, pp. 356–366. doi: 10.1109/7.53462

8. Cafforio C., Prati C., Rocca F. SAR data focusing using seismic migration techniques. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. Mar. 1991, vol. 27, iss. 2, no. 2, pp. 194–207. doi: 10.1109/7.78293

9. Franceschetti G., Lanari R., Marzouk E. S. Aberration free SAR raw data processing via transformed grid predeformation. Proc. of IGARSS ’93 – IEEE Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. Aug. 1993, vol. 4, pp. 1593-1595. doi: 10.1109/igarss.1993.322306

10. Stolt R. H. Migration by Fourier transform. Geophysics. Feb. 1978, vol. 43, iss. 1, pp. 23–48. doi: 10.1190/1.1440826

11. Perry R. P., DiPietro R. C., Fante R. L. SAR imaging of moving targets. IEEE Transactions on Aerospace Electronic Systems. Jan. 1999, vol. 35, iss. 1, pp. 188–200. doi:10.1109/7.745691

12. Perry R. P., DiPietro R. C., Fante R. L. Coherent Integration with Range Migration Using Keystone Formatting. 2007 IEEE Radar Conf. Apr. 2007, pp. 863–868. doi: 10.1109/radar.2007.374333

13. Runge H., Bamler R. A Novel High Precision SAR Focussing Algorithm Based on Chirp Scaling. Proc. Article IGARSS ’92 Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. May 1992, vol. 1, pp. 372–375. doi: 10.1109/igarss.1992.576715

14. Cumming I., Wong F., Raney K. A SAR Processing Algorithm with no Interpolation. Proc. IGARSS ’92 Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. May 1992, vol. 1, pp. 376–379. doi: 10.1109/igarss.1992.576716

15. Wong F., Cumming I., Raney R. K. Processing simulated RADARSAT SAR data with squint by a high precision algorithm. Proc. of IGARSS ’93. IEEE Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. Aug. 1993, vol. 3, pp. 1176–1178. doi: 10.1109/igarss.1993.322127

16. Raney R. K., Runge H., Bamler R., Cumming I. G., Wong F. H. Precision SAR processing using chirp scaling. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. Jul. 1994, vol. 32, iss. 4, pp. 786–799. doi: 10.1109/36.298008

17. Moreira A., Huang Y. Airbome SAR Processing of Highly Squinted Data Using a Chirp Scaling Approach with Integrated Motion Compensation. IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 1994, vol. 32, iss. 5, pp. 1029–1040. doi: 10.1109/36.312891

18. Moreira A., Mittermayer J., Scheiber R. Extended chirp scaling algorithm for air- and spaceborne SAR data processing in stripmap and scanSAR imaging modes. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. J. Article. 1996, vol. 34, iss. 5, pp. 1123–1136. doi: 10.1109/36.536528

19. Mittermayer J., Moreira A., Loffeld O. Spotlight SAR data processing using the frequency scaling algorithm. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. Sep. 1999, vol. 37, iss. 5, pp. 2198–2214. doi: 10.1109/36.789617

20. Zhu D., Shen M., Zhu Z. Some Aspects of Improving the Frequency Scaling Algorithm for Dechirped SAR Data Processing. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2008, vol. 46, iss. 6, pp. 1579-1588. doi: 10.1109/tgrs.2008.916468

21. Zhou F., Wu R., Xing M., Bao Z. Approach for single channel SAR ground moving target imaging and motion parameter estimation. IET Radar, Sonar&amp, Navigation. 2007, vol. 1, no. 1, pp. 59−66. doi: 10.1049/iet-rsn:20060040

22. Scott K. M., Barott W. C., Himed B. The keystone transform: Practical limits and extension to second order corrections. IEEE Radar Conf. (RadarCon), Arlington, VA. 2015, pp. 1264−1269. doi: 10.1109/RADAR.2015.7131189

23. Zhu D., Li Y., Zhu Z. A Keystone Transform without Interpolation for SAR Ground Moving Target Imaging. IEEE Geoscience and Remote Sensing Lett. 2007, vol. 4, iss. 1, pp. 18–22. doi: 10.1109/lgrs.2006.882147

24. Papoulis A. The Fourier integral and its applications. New York, McGraw–Hill, 1962.

25. Monakov A. An algorithm of range migration compensation for sidelooking SAR. Electromagnetic waves and electronic systems. 2018, vol. 23, no. 7, pp. 6−12. doi: 10.18127/j15604128-201807-02 (In Russ.)

26. Fedoryuk M. V. Asymptotic: Integrals and Series. Moscow, Nauka, 1987, 366 p. (In Russ.)

27. Vladimirov V. S. Generalized functions in mathematical physics. Moscow, Nauka, 1979, 320 p. (In Russ.)

28. Barbarossa S., Farina A. Detection and imaging of moving objects with synthetic aperture radar. Pt. 2. Joint time-frequency analysis by Wigner Ville distribution. IEE Proceedings F (Radar and Signal Processing). 1992, vol. 139, no. 1, pp. 89−97. doi: 10.1049/ip-f-2.1992.0011

29. Barbarossa S. Analysis of multicomponent LFM signals by a combined Wigner-Hough transform. IEEE Transactions on Signal Processing. 1995, vol. 43, no. 6, pp. 1511−1515. doi: 10.1109/78.388866

30. Hong-Bo Sun, Guo-Sui Liu, Hong Gu, Wei-Min Su Application of the fractional Fourier transform to moving target detection in airborne SAR, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2002, vol. 38, no. 4, pp. 1416−1424. doi: 10.1109/TAES.2002.1145767

31. Yu X., Chen X., Huang Y., Guan J. Sparse Fractional Fourier Transform and its Applications in Radar Moving Target Detection, Intern. Conf. on Radar (RADAR), Bris-bane, QLD. 2018, pp. 1−5. doi: 10.1109/RADAR.2018.8557319

32. Sharif M. R., Abeysekera S. S. Efficient wideband signal parameter estimation using a Radon-ambiguity transform slice, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2007, vol. 43, no. 2, pp. 673−688. doi: 10.1109/TAES.2007.4285361

33. Yang J., Zhang Y. A novel keystone transform based algorithm for moving target imaging with Radon transform and fractional Fourier transform involved, Progress in Electromagnetics Research Symposium. 2014, pp. 1406−1410.


Для цитирования:


Монаков А.А. Простой алгоритм компенсации миграций светящихся точек по дальности для режима бокового обзора РСА (англ.). Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2021;24(2):27-37. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2021-24-2-27-37

For citation:


Monakov A.A. A Simple Algorithm for Compensation for Range Cell Migration in a Stripmap SAR. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2021;24(2):27-37. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2021-24-2-27-37

Просмотров: 184


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)