Моделирование траекторного сигнала в радаре с синтезированием апертуры на основе оптических изображений земной поверхности


DOI: 10.34759/trd-2021-118-12

Авторы

Гаврилов К. Ю. 1*, Каменский К. В. 2, Малютина О. А. 1

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия
2. HПO Энергомаш им. академика В.П. Глушко, ул. Бурденко,1 Химки, Московская область, 141400, Россия

*e-mail: gvrk61@mail.ru

Аннотация

Описаны различные подходы, используемые при моделировании траекторного сигнала в радарах с синтезированием апертуры. Формирование траекторного сигнала, полученного при различных условиях зондирования одной и той же сцены используется для анализа и сравнения между собой различных алгоритмов синтезирования апертуры, а также для анализа влияния траекторных и других нестабильностей на качество синтезируемого радиолокационного изображения.

Для рассматриваемого подхода описаны особенности формирования траекторного сигнала, связанные с согласованием числа точечных отражателей (пикселей) оптического изображения с параметрами радара — разрешающей способности по наклонной и курсовой дальности, периодом повторения зондирующего сигнала и др. Предложен метод устранения искажений синтезированного радиолокационного изображения, связанных с появлением на нем горизонтальных и вертикальных полос черного и белого цвета. Приведены примеры моделирования траекторного сигнала и радиолокационных изображений, полученных на основе оптических изображений.

Ключевые слова:

радиолокатор с синтезированием апертуры, траекторный сигнал, радиолокационное изображение, оптическое изображение, компьютерное моделирование

Библиографический список

  1. Aguasca A., Aveco-Herrera R., Broquetas A., Mallorqui Jordi J., Fabregas X. ARBRES: Light-Weight CW/FM SAR Sensors for Small UAVs // Sensors, 2013, vol. 13 (3), pp. 3204 — 3216. DOI:10.3390/s130303204

  2. Allan J., Collins M.J. Sarsim: A Digital Sar Signal Simulation System // In Proceedings of the Remote Sensing & Photogrammetry Society, RSPSoc, Newcastle upon Tyne, UK, 11–14 September 2007.

  3. Batet O., Dios F., Comeron A., Agishev R. Intensity-modulated linear-frequency-modulated continuous-wave lidar for distributed media: fundamentals of technique // Applied Optics, 2010, vol. 49, no. 17, pp. 3369 — 3379. DOI:10.1364/AO.49.003369

  4. Chang Wenge, Tian Haishan, Gu Chengfei. FMCW SAR: From design to realization // Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 2016 IEEE International, Beijing, China, July 10–15, 2016. DOI: 10.1109/IGARSS.2016.7729284

  5. Franceschetti G., Migliaccio M., Riccio D., Schirinzi G. SARAS: A Synthetic Aperture Radar (SAR) Raw Signal Simulator // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1992, vol. 30, no. 1, pp. 110 — 123.

  6. Franceschetti G, Iodice A, Riccio D. Efficient simulation of airborne SAR raw data of extended scenes // IEEE Trans Geoscience and Remote Sensing, 2006, vol. 44 (10), pp. 2851 — 2860. DOI:10.1109/TGRS.2006.875786

  7. Guo Yuhua, Liu Qinhuo, Zhong Bo, Yang Xiaoyuan. Efficient SAR Raw Data Simulation including Trajectory Deviations and Antenna Pointing Errors // Progress In Electromagnetics Research B, 2017, vol. 72, pp. 111 — 128. DOI:10.2528/PIERB16102102

  8. Khwaja A.S., Ferro-Famil L., Pottier E. SAR Raw Data Simulation in the Frequency Domain // Proceedings of the 3rd European Radar Conference, Manchester, UK, September 2006, pp. 277 — 280. DOI:10.1109/EURAD.2006.280328

  9. Kulpa K., Samczynski P., Malanowski M., Gromek A., Gromek D., Gwarek W., Salski B., Ta´nski G. An advanced SAR simulator of three-dimensional structures combining geometrical optics and full-wave electromagnetic methods // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2014, vol. 52, no. 1, pp. 776 — 784. DOI:10.1109/TGRS.2013.2283267

  10. Li Wei, Zhang Houxiang, Hildre Hans Petter. A real-time UAV INSAR raw signal simulator for HWIL simulation system // Proceedings 28th European Conference on Modelling and Simulation, Brescia, Italy, 2014, pp. 94 — 100. DOI:10.7148/2014-0094

  11. Mori A., De Vita F. A Time-Domain Raw Signal Simulator for Interferometric SAR // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2004, vol. 42, no. 9, pp. 1811 — 1817. DOI:10.1109/TGRS.2004.832242

  12. Navneet S., Ashish Roy, Bhattacharya C. Image Generation Algorithms for FMCW-SAR at X-Band // 9-th International Radar Symposium, India, 2013, (IRSI-13). Bangalore.

  13. Schlutz M. Synthetic Aperture Radar Imaging Simulated in MATLAB, California Polytechnic State University, San Luis Obispo, California, 2009, 77 p.

  14. Sheng Hui, Wang Kaizhi, Liu Xingzhao, Li Jianjun. A fast RAW data simulator for the stripmap SAR based on CUDA via GPU // 2013 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2013, pp. 915 — 918. DOI:10.1109/IGARSS.2013.6721309

  15. Shoalehvar A. Synthetic Aperture Radar (SAR) Raw Signal Simulation, San Luis Obispo, California, 2012. DOI:10.15368/THESES.2012.76

  16. Soumech. M. Synthetic Aperture Radar Signal Processing with MATLAB Algorithms, New York, John Wiley & Sons, Inc, 1999, 616 p.

  17. Weijie Xia, Jianjiang Zhou. A Raw Signal Simulator for Bistatic SAR // Chinese Journal of Aeronautics, 2009, no. 22 (4), pp. 434 — 443. DOI:10.1016/S1000-9361(08)60122-3

  18. Yang Liang, Yu Wei-Dong, Luo Yun-Hua, Zheng Shi-Chao. Efficient Strip-Mode SAR Raw Data simulator of extended scenes included moving targets // Progress In Electromagnetics Research B, 2013, vol. 53, pp. 187 — 203. DOI:10.2528/PIERB13050205

  19. Zaugg E., Edwards M., Long D., Stringham C. Developments in Compact High-Performance Synthetic Aperture Radar Systems for Use on Small Unmanned Aircraft // 2011 IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT, USA, March 5–12, 2011. DOI:10.1109/AERO.2011.5747414

  20. Zaugg E. Generalized Image Formation for Pulsed and LFM-CW Synthetic Aperture Radar, Brigham Young University, Provo, Utah, 2010, 161 p.

  21. Zhang Fan, Hu Chen, Li Wei, Hu Wei, Li Heng-Chao. Accelerating Time-Domain SAR Raw Data Simulation for Large Areas Using Multi-GPUs // IEEE Journal of Selected Topics in Apploed Earth Observations and Remote Sensing, 2014, vol. 7, no. 9, pp. 3956 — 3966. DOI:10.1109/JSTARS.2014.2330333

  22. Антипов В.Н., Горяинов В.Т., Кулин А.Н. и др. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны. — М.: Радио и связь, 1988, — 304 с.

  23. Гаврилов К.Ю., Каменский К.В. Восстановление профиля протяженной цели при радиолокационном зондировании непрерывным ЛЧМ-сигналом // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 11 (17). C. 26 — 42. DOI: 10.18127/j00338486-201911(17)-03

  24. Гаврилов К.Б., Каменский И.В., Кирдяшкин В.В., Линников О.Н. Моделирование и обработка радиолокационных сигналов в Matlab. — М.: Радиотехника, 2020. — 264 с.

  25. Гаврилов К.Ю., Канащенков А.И., Нуждин В.М., Панявина Н.С. Обработка сигналов при синтезировании апертуры в радаре с непрерывным излучением // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2018. Т. 16. № 6. С. 31 — 46.

  26. Гусев С.Н., Сахно И.В., Хуббиев Р.В. Методика оценивания качества формирования виртуальных объектов на радиолокационных изображениях // Труды МАИ. 2019. № 104. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=102169

  27. Занин К.А. Разработка модели оценки пространственного разрешения космического радиолокатора синтезированной апертуры // Труды МАИ. 2017. № 96. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=85931

  28. Каменский К.В., Гаврилов К.Ю. Искажения радиолокационного профиля протяжённой цели при зондировании сигналом с линейной частотной модуляцией // 18-я Международная конференция «Авиация и космонавтика — 2019»: тезисы докладов (Москва, 18-22 ноября 2019). — М.: Логотип, 2019. С. 122 — 123.

  29. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли. — М.: Радиотехника, 2005. — 368 с.

  30. Сенцов А.А., Ненашев В.А., Иванов С.А., Турнецкая Е.Л. Совмещение сфорированных радиолокационных изображений с цифровой картой местности в бортовых системах оперативного мониторинга земной поверхности // Труды МАИ. 2021. № 117. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=156227. DOI: 10.34759/trd-2021-117-08

  31. Старовойтов Е.И., Юрчик И.А. Оптимизация характеристик авиационного радиолокатора с синтезированной апертурой и его системы микронавигации // Труды МАИ. 2019. № 108. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=109500


    Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2022

Вход