РЛС с обратной синтезированной апертурой

редактировать

РЛС с обратной синтезированной апертурой (ISAR ) представляет собой радиолокационный метод, использующий радиолокационное изображение для создания двумерного изображения цели с высоким разрешением. Он аналогичен обычному SAR, за исключением того, что технология ISAR использует движение цели, а не излучателя для создания синтетической апертуры. Радары ISAR играют важную роль на борту морских патрульных самолетов, предоставляя им радиолокационное изображение достаточного качества, позволяющее использовать его для целей распознавания целей. В ситуациях, когда другие радары отображают только один неидентифицируемый яркий движущийся пиксель, изображение ISAR часто бывает достаточным для различения различных ракет, военных самолетов и гражданских самолетов.

Содержание
  • 1 Изображение сечения радара (RCS)
  • 2 Приложения ISAR
  • 3 Ошибки в ISAR
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки
Radar Cross Раздел (RCS) Отображение

Изображения целевой области, полученные с помощью ISAR, могут быть полезным инструментом для определения местоположения рассеивающих областей на цели. Изображения ISAR часто создаются путем вращения цели и обработки результирующих доплеровских историй центров рассеяния. Если цель вращается по азимуту с постоянной скоростью на «малый» угол, рассеиватели будут приближаться или удаляться от радара со скоростью, зависящей только от положения поперечного диапазона - расстояния по нормали к линии радара. прицел с центром на оси вращения цели. Вращение приведет к генерации зависимых от диапазона доплеровских частот, которые можно пространственно отсортировать с помощью преобразования Фурье. Эта операция эквивалентна (но противоположна) созданию большой синтетической апертуры фазированной решетки антенны, сформированной когерентным суммированием выходных сигналов приемника для различных геометрия цели / антенны. Для малых углов изображение ISAR представляет собой двумерное преобразование Фурье принятого сигнала как функцию частоты и целевого аспектного угла.

Если цель вращается на «большие» углы, предыстория доплеровской частоты рассеивателя становится нелинейной, следуя синусоидальной траектории. Эта доплеровская история не может быть обработана напрямую с помощью преобразования Фурье из-за размытой доплеровской частотной истории, что приводит к потере разрешения по диапазону. Максимальный угол поворота, который может быть обработан немодифицированным преобразованием Фурье, определяется ограничением, согласно которому фазовая ошибка апертуры по синтезированной апертуре должна изменяться менее чем на заданную (произвольную) величину, например на 45 градусов. Это происходит, когда синтетическая апертура до целевого диапазона меньше, чем требуется 2 D 2 λ {\ displaystyle {\ frac {2D ^ {2}} {\ lambda}}}{\ frac {2D ^ {2} } {\ lambda}} предел, где D {\ displaystyle D}D - требуемая поперечная протяженность цели. В этот момент синтетическая апертура находится в пределах целевой области ближнего поля и требует фокусировки. Фокусировка достигается применением фазовой коррекции к синтетической апертуре.

Приложения ISAR

ISAR используется в морском наблюдении для классификации судов и других объектов. В этих приложениях движение объекта из-за воздействия волн часто играет большую роль, чем вращение объекта. Например, элемент, который простирается далеко по поверхности корабля, такой как мачта, будет обеспечивать высокий синусоидальный отклик, который четко идентифицируется на двухмерном изображении. Изображения иногда создают сверхъестественное сходство с визуальным профилем с интересным эффектом, заключающимся в том, что по мере того, как объект качается в направлении приемника или от него, чередующиеся доплеровские сигналы вызывают циклическое изменение профиля между вертикальным и перевернутым. ISAR для морского наблюдения была впервые разработана компанией Texas Instruments в сотрудничестве с Военно-морской исследовательской лабораторией и стала важной функцией самолетов P-3 Orion и S-3B Viking ВМС США.

Исследования проводились также с наземным ISAR. Сложность использования этой возможности состоит в том, что движение объекта намного меньше по величине и обычно менее периодично, чем в случае с морем.

Пожалуй, наиболее ярким и убедительным с научной точки зрения приложением ISAR является получение изображений астероидов в дальнем космосе. Особенно красивым примером этого является так называемый астероид «собачья кость» 216 Клеопатра, который находится примерно на 20% дальше от Земли, чем Солнце. Ширина астероида составляет всего 60 миль в средней точке. И все же изображение четкое и «ощущается» как оптическое изображение. Это было похоже на использование телескопа Лос-Анджелеса размером с линзу человеческого глаза для изображения автомобиля в Нью-Йорке. Конечно, "хитрость" здесь в том, что астероид представлен на очень редком фоне, что дает возможность значительного устранения неоднозначности.

В феврале 2013 года Indra Sistemas, испанская ведущая технологическая корпорация, анонсировала первый пассивный радар ISAR. Пассивный радар характеризуется тем, что не испускает никаких форм излучения, то есть использует сигналы, присутствующие в окружающей среде. В этом случае радар использует сигналы цифрового наземного телевидения в качестве несовместимых источников освещения в окружающей среде.

Ошибки в ISAR

Ошибки в процессе формирования изображения ISAR обычно приводят к расфокусировке и геометрии ошибки в изображении. К ошибкам преобразования ISAR относятся:

  • Неизвестная цель или движение антенны: Немоделированное движение приведет к расфокусировке изображения цели и его неправильному расположению. Эта ошибка контролируется подходящей механической конструкцией или использованием методов автофокусировки. Эту ошибку можно измерить с помощью аналитического метода измерения, описанного ранее.
  • Вертикальные ошибки ближнего поля: Если не выполняется 3D ISAR, вертикальный размер цели под прямым углом к ​​горизонтальной синтетической апертуре должен соответствовать вертикальному пределу дальнего поля. Высокие цели расфокусируются и переместятся в неправильное положение. 2D ISAR-представление целевой области представляет собой плоскую поверхность.
  • Интегрированный возврат боковых лепестков: Качество изображения ISAR ухудшается из-за диапазона и боковых лепестков. Боковые лепестки возникают из-за усечения данных и могут быть уменьшены путем применения соответствующих оконных функций. Боковые лепестки могут вызвать значительное ухудшение качества изображения. Во-первых, пики более сильных боковых лепестков могут вызвать появление цепочки все более слабых целей по обе стороны от сильной цели. Во-вторых, совокупная мощность всех боковых лепестков имеет тенденцию к запотеванию или размыванию деталей в областях с низким RCS. Интегрированный уровень боковых лепестков может в плохих условиях достигать уровня на 10 дБ ниже пикового отраженного сигнала от цели.
  • Ошибки выборки по частоте и азимуту: Неправильно выбранные отклонения частоты или аспекта могут привести к созданию ложных целей. Программа SIM, описанная ранее, специально отслеживает ошибки отчуждения, эффективно устраняя этот источник ошибок.
  • Аберрации антенны: Аберрации в геометрии возникают, когда положение фазового центра антенны зависит от аспекта антенны или радиочастотной частоты. Этот источник ошибок обычно контролируется с помощью небольших простых антенн в узких полосах частот на больших расстояниях. Коррекции первого порядка для частотно-дисперсионных антенн, такие как логопериодические, могут выполняться путем фазовой коррекции принятого сигнала. Полная коррекция аберраций может быть достигнута путем прямого интегрирования преобразования ISAR с использованием аберрированной геометрии.
  • Дисперсия цели: Дисперсные цели имеют неминимальную фазовую характеристику, кажущуюся сдвигающейся по положению с RF частота. Примеры диспергирующих целей включают в себя РЧ-поглотители, в которых глубина поглощения является функцией частоты, и различные антенны, в которых положение фазового центра зависит от частоты. Визуализация ISAR или в некоторых случаях предварительная обработка перед FMCW Преобразование ISAR для устранения дисперсионной дефокусировки целевого изображения.
  • Многолучевость: Множественные отражения могут привести к искажениям изображения ISAR, таким как классические следы фантомного изображения от струи самолет.

Ошибки в двумерном плоском обратном преобразовании ISAR включают:

  • ошибки моделирования блокировки изображения: Обратное преобразование ISAR в настоящее время предполагает, что рассеиватели находятся на плоской поверхности и не могут блокировать другие рассеиватели.
  • Моделирование многолучевого распространения изображения. ошибки: Обратное преобразование ISAR в настоящее время не моделирует многопутевую среду. Обратите внимание, что текущие преобразования ISAR также неправильно обрабатывают многолучевость.
См. Также
Ссылки
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-24 05:41:18
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте