[go: up one dir, main page]

RU2017168C1 - Method for space-based synthetic-aperture radar detection of terrain targets - Google Patents

Method for space-based synthetic-aperture radar detection of terrain targets Download PDF

Info

Publication number
RU2017168C1
RU2017168C1 SU5000476A RU2017168C1 RU 2017168 C1 RU2017168 C1 RU 2017168C1 SU 5000476 A SU5000476 A SU 5000476A RU 2017168 C1 RU2017168 C1 RU 2017168C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sar
radar
receiver
trt
radio signal
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Иванович Карих
Original Assignee
Андрей Иванович Карих
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Иванович Карих filed Critical Андрей Иванович Карих
Priority to SU5000476 priority Critical patent/RU2017168C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2017168C1 publication Critical patent/RU2017168C1/en

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio detection and ranging. SUBSTANCE: target detection means has synthetic-aperture radar (SAR) 1, target receiver-transmitter (TRT) 2, ranging signal driver 3, SAR transmitter 4, SAR antenna 5, SAR receiver 6, SAR transmit-receive switch, SAR receiver 7, SAR receiver input processor, target-present position display 9, TRT antenna 10, TRT transmit-receive switch 11, TRT receiver 12, decoder 13, frequency- controlling oscillator 14, TRT transmitter 15, 3-4-6-7-8- 9, 10-11-12-13-14-15-11, 6-5. EFFECT: increased efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации, в частности к использованию метода радиолокации с активным ответом в РЛС космического или воздушного базирования. The invention relates to radar, in particular to the use of a radar method with an active response in space or airborne radars.

Известен способ применения радиолокационных средств с активным ответом в виде системы радиолокационных маяков для управления воздушным движением ATCRBS, которая включает наземную РЛС и радиолокационные ответчики на самолетах. Использование системы ATCRBS обеспечивает опознавание самолетов с указанием их положения в трехмерном пространстве. A known method of using radar means with an active response in the form of a system of radar beacons for air traffic control ATCRBS, which includes ground-based radar and radar transponders on aircraft. Using the ATCRBS system provides recognition of aircraft with an indication of their position in three-dimensional space.

Недостатком данного способа является то, что при его применении на больших расстояниях между РЛС и ответчиком требуется установка на объекте-ответчике передатчика сравнительно большой мощности. Например, передатчик на объекте-ответчике системы ATCRBS при дальности действия около 370 км требует обеспечения выходной мощности 500 Вт. Для космических систем, где рабочие дальности составляют тысячи километров, потребуются мощности излучения в десятки-сотни киловатт или применение сравнительно больших направленных антенн на объекте-ответчике. The disadvantage of this method is that when it is used at large distances between the radar and the transponder, a relatively high power transmitter must be installed on the transponder object. For example, a transmitter at an ATCRBS transponder with a range of about 370 km requires 500 W output power. For space systems, where operating ranges are thousands of kilometers, radiation powers of tens to hundreds of kilowatts or the use of relatively large directional antennas at the transponder will be required.

Известен способ определения местоположения объектов на поверхности Земли с использованием радиолокатора с синтезированной антенной (РСА) космического или воздушного базирования. Способ основан на излучении передающим устройством РСА зондирующего сигнала в направлении наблюдаемого района на поверхности Земли в течение времени синтезирования Тс, приеме его отраженной части от земной поверхности и расположенных на ней объектов, когерентной обработке на интервале времени Тс и отображении в виде радиолокационного изображения (РЛИ), характеризующего местоположение сосредоточенных объектов на поверхности Земли (при условии превышения мощности отраженного от объекта сигнала суммарной мощности шума и фона).A known method for determining the location of objects on the surface of the Earth using a radar with a synthesized antenna (SAR) space or air based. The method is based on the radiation of a probe signal by the SAR device in the direction of the observed region on the Earth’s surface during the synthesis time T s , reception of its reflected part from the earth’s surface and objects located on it, coherent processing on the time interval T s and display as a radar image ( RLI), characterizing the location of concentrated objects on the Earth's surface (provided that the power of the signal reflected from the object exceeds the total noise and background power).

Недостатком указанного способа является то, что при реально достижимом в космических и самолетных РСА разрешении на местности малоразмерные объекты (с линейными размерами в несколько метров) не могут быть идентифицированы с высоким уровнем вероятности распознавания. Экспериментальные исследования в различных диапазонах показывают, что для распознавания на изображении объекта с вероятностью 0,9 необходим такой уровень разрушения на местности, чтобы по линейному размеру распознаваемого объекта укладывалось 12-14 элементов разрешения. Для надежного распознавания объекта с критическими размерами порядка 3 м требуется обеспечить разрешение 0,2-0,24 м, что пока в РСА недостижимо. The disadvantage of this method is that with real-world resolution achievable in space and aircraft SARs, small objects (with linear dimensions of several meters) cannot be identified with a high level of recognition probability. Experimental studies in different ranges show that for recognizing an object with a probability of 0.9, such a level of destruction on the terrain is necessary that 12-14 resolution elements fit into the linear size of the recognized object. For reliable recognition of an object with critical dimensions of the order of 3 m, it is necessary to provide a resolution of 0.2-0.24 m, which is unattainable so far.

Целью изобретения является повышение вероятности распознавания малоразмерных объектов при их наблюдении РСА космического или воздушного базирования. The aim of the invention is to increase the likelihood of recognition of small objects during their observation of space-based or airborne SAR.

Это достигается тем, что подвижным объектом, местоположение которого необходимо контролировать, осуществлять прием зондирующего сигнала РСА в течение времени t1 < Tc, его дешифрирование для принятия решения с соответствии зондирующего сигнала именно этому объекту (шифр о запрашиваемом объекте задается в зондирующем сигнале путем его модуляции, например фазовой внутриимпульсной, импульсно-кодовой, частотной и т.д.), запоминание с точностью до фазы, усиление и излучение в течение времени tz ≃Тс, прием его РСА, когерентной отработке и отображение в виде координатной отметки от объекта.This is achieved by the fact that the moving object, the location of which must be controlled, receive the probing signal PCA for a time t 1 <T c , decrypting it to make a decision according to the probing signal for this particular object (the cipher about the requested object is specified in the probing signal by its modulation, for example, phase intrapulse, pulse-code, frequency, etc.), storing up to phase, amplification and radiation over time t z ≃ T s , receiving its SAR, coherent processing and sampling Reference in the form of a coordinate mark from the object.

Отличительным признаком такого способа по сравнению с прототипом является то, что в РСА осуществляется шифрирование сигнала и излучение его в направлении объекта в течение времени t1 < Tc, прием его на объекте, дешифрирование, запоминание с точностью до фазы и излучение в течение времени tz ≃Tc.A distinctive feature of this method compared to the prototype is that in the PCA, the signal is encrypted and emitted in the direction of the object for a time t 1 <T c , it is received at the object, decrypted, stored up to phase and the radiation during t z ≃T c .

Эффект от использования предложенного способа заключается в том, что вероятность распознавания малоразмерных объектов, которая при использовании способа-прототипа в современных РСА является фактически нулевой, становится при обеспечении соответствующих энергетических соотношений равной 1, так как на РЛИ будет присутствовать отметка только от того объекта, по которому проводится запрос путем применения соответствующего кода зондирующего сигнала, чем исключается ошибочное решение. The effect of using the proposed method lies in the fact that the probability of recognition of small objects, which when using the prototype method in modern SARs, is practically zero, when the corresponding energy ratios are equal to 1, since there will be a mark only from that object on the radar to which the request is made by applying the appropriate probe signal code, thereby eliminating the erroneous decision.

Точность определения координат подвижного объекта при использовании предложенного способа определяется в основном точностью навигационного измерения параметров движения носителя РСА и наведения антенны РСА, а при использовании опорных маяков (приемопередатчиков, которые располагаются в точках с известными координатами) - РЛИ. The accuracy of determining the coordinates of a moving object when using the proposed method is mainly determined by the accuracy of the navigation measurement of the motion parameters of the SAR carrier and pointing the SAR antenna, and when using reference beacons (transceivers that are located at points with known coordinates) - radar data.

Основные характеристики приемопередатчика, установленного на объекте, определяются из следующих требований:
обеспечение устойчивого приема зондирующего сигнала, мощность которого на входе приемного устройства приемопередатчика рассчитывается в соответствии с выражением
Pпр=

Figure 00000002
, где Ри - импульсная мощность передатчика РСА;
А2эф - эффективная площадь антенны приемопередатчика;
G1 - коэффициент усиления антенны РСА;
R - дальность наблюдения;
обеспечение мощности излучения передающего устройства Ротв приемопередатчика, необходимого для получения отметки от объекта на РЛИ с заданным отношением сигнал/шум:
Pотв=
Figure 00000003
, где q - требуемое отношение сигнал/шум на выходе устройства обработки РСА;
k - постоянная Больцмана;
Тэ - эффективная температура приемника РСА;
Ш - коэффициент шума приемника РСА;
Δf - полоса пропускания приемника РСА;
L - суммарные энергетические потери;
N - количество когерентно суммируемых импульсов в устройстве обработки РСА;
А1эф - эффективная площадь антенны РСА;
Gz - коэффициент усиления антенны приемопередатчика.The main characteristics of the transceiver installed on the site are determined from the following requirements:
ensuring stable reception of the probe signal, the power of which at the input of the receiver of the transceiver is calculated in accordance with the expression
P ol =
Figure 00000002
where P and is the pulse power of the SAR transmitter;
And 2eff is the effective area of the antenna of the transceiver;
G 1 - gain antenna PCA;
R is the observation range;
providing the radiation power of the transmitting device Rotv transceiver, necessary to obtain a mark from the object on the radar with a given signal to noise ratio:
P resp =
Figure 00000003
where q is the required signal-to-noise ratio at the output of the SAR processing device;
k is the Boltzmann constant;
T e is the effective temperature of the SAR receiver;
W - noise figure of the SAR receiver;
Δf is the passband of the SAR receiver;
L - total energy loss;
N is the number of coherently summed pulses in a PCA processing device;
And 1eff is the effective area of the SAR antenna;
G z is the gain of the antenna of the transceiver.

В качестве зондирующего сигнала, в котором зашифрована информация о номере запрашиваемого объекта, как один из вариантов можно использовать прямоугольный кодофазоманипулированный (КФМ) импульс. Такой импульс представляет собой последовательность примыкающих друг к другу одиночных простых радиоимпульсов с одинаковыми частотами, одинаковой длительности и начальными фазами, изменяющимися от импульса к импульсу по закону кода. В аналитическом виде такой радиоимпульс можно представить выражением
u(t)=

Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
где Eо- амплитуда радиоимпульса;
Uд- амплитуда модуляции;
Tд- длительность дискрета;
Ψк = 0,π- начальная фаза дискрета;
ωо- несущая частота;
φо- начальная фаза радиоимпульса;
Tо- длительность радиоимпульса.As a probing signal, in which information about the number of the requested object is encrypted, as one of the options, you can use a rectangular code-manipulated (CPM) pulse. Such a pulse is a sequence of single simple radio pulses adjacent to each other with the same frequencies, the same duration and the initial phases, changing from pulse to pulse according to the code law. In an analytical form, such a radio pulse can be represented by the expression
u (t) =
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
where E about - the amplitude of the radio pulse;
U d - the amplitude of the modulation;
T d - the duration of the discrete;
Ψ k = 0, π is the initial phase of the discrete;
ω about - carrier frequency;
φ about - the initial phase of the radio pulse;
T about - the duration of the radio pulse.

Число дискретов в импульсе hд = Tо/Tд выбирается в зависимости от количества объектов/ по которым предполагается работа (для каждого объекта устанавливается своя кодофазофая манипуляция).The number of discretes in the pulse h d = T o / T d is selected depending on the number of objects / for which work is expected (for each object its own codephase manipulation is set).

Возможен также и другой вариант шифровки номера объекта при использовании ограниченной по времени пачки простых радиоимпульсов/ в котором путем бланкирования соответствующих импульсов внутри пачки формируется код номера объектаю
На фиг. 1 показана структурная схема устройства для осуществления предложенного способа.
Another option is also possible to encrypt the object number when using a time-limited packet of simple radio pulses / in which, by blanking the corresponding pulses inside the packet, the object number code is generated
In FIG. 1 shows a structural diagram of a device for implementing the proposed method.

Оно содержит радиолокатор 1 с синтезированной антенной (РСА), приемо-передающее устройство (ППУ) 2 на объекте, устройство 3 формирования зондирующего сигнала, передатчику 4 РСА, антенну 5 РСА, переключатель 6 прием-передача РСА, приемник 7 РСА, устройство 8 обработки сигналов РСА, устройство 9 отображения и определения координат, антенну 10 ППУ, переключатель 11 прием-передача ППУ, приемник 12 ППУ, дешифратор 13, управляемый гетеродин 14, передатчик 15 ППУ. It contains a radar 1 with a synthesized antenna (PCA), a transceiver (PPU) 2 at the site, a device 3 for generating a sounding signal, a transmitter 4 PCA, antenna 5 PCA, switch 6 transmit-receive PCA, receiver 7 PCA, device 8 processing PCA signals, device 9 for displaying and determining coordinates, antenna 10 for PPU, switch 11 for transmitting and receiving PPU, receiver 12 for PPU, decoder 13, controlled local oscillator 14, transmitter 15 for PPU.

Сформированный в блоке 3 зондирующий сигнал, включающий в себя информацию о номере запрашиваемого объекта, после усиления в передатчике 4 излучается через антенну 5 в пространство, принимается антенной 10 на ППУ, усиливается в приемнике 12 и анализируется в дешифраторе 13. При совпадения кода зондирующего сигнала с номером объекта происходит запоминание принятого сигнала с точностью до фазы в управляемом гетеродине, его усиление и излучение через антенну 10 в пространство. Излученный ППУ сигнал принимается антенной 5, усиливается в приемнике 7, обрабатывается на интервале синтезирования Тс в блоке 8 и поступает на устройство 9, где осуществляется его отображение и определение координат.The probe signal generated in block 3, which includes information about the number of the requested object, after amplification in the transmitter 4 is emitted through the antenna 5 into space, received by the antenna 10 on the receiver, amplified in the receiver 12, and analyzed in the decoder 13. If the probe signal code matches the number of the object is the storage of the received signal accurate to the phase in the controlled local oscillator, its amplification and radiation through the antenna 10 into space. The emitted PPU signal is received by the antenna 5, amplified in the receiver 7, processed on the synthesis interval T with in block 8 and fed to the device 9, where it is displayed and coordinates are determined.

Предложенный способ может быть использован в народном хозяйстве при решении задачи контроля за применением подвижных объектов. The proposed method can be used in the national economy in solving the problem of monitoring the use of moving objects.

Claims (1)

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЛОКАТОРА С СИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРОЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО БАЗИРОВАНИЯ, заключающийся в том, что излучают радиолокатором зондирующий радиосигнал, принимают радиолокатором радиосигнал от объекта в течение времени Tс, равном интервалу синтезирования апертуры радиолокатора, обрабатывают принятый радиосигнал на интервале времени Tс методом синтезирования апертуры и отображают на индикаторе радиолокатора в виде характеризующей местоположение объекта, координатной отметки, отличающийся тем, что предварительно осуществляют перед излучением шифрование зондирующего радиосигнала радиолокатора, излучают его в течение времени t < Tс, принимают на объекте излученный радиосигнал с последующим его дешифрированием, запоминанием с точностью до фазы, усилением и излучением в пространство в течение времени Tс радиосигнала соответствующим объектом.METHOD FOR DETERMINING THE LOCATION OF OBJECTS ON GROUND USING synthetic aperture radar AEROSPACE BASING comprising that emit radar sounding radio signal receiving radar radio signal from the object for a time T s, equal to the interval of the synthetic aperture radar, is treated with the received radio signal over a time interval T with aperture synthesizing method and displayed on the radar indicator in the form of characterizing the location of the object, coordinate mark, characterized in that the radiation radar probe is previously encrypted before radiation, emitted for a time t <T s , the emitted radio signal is received at the object, followed by its interpretation, storing up to phase, amplification and radiation into space over time T from the radio signal of the corresponding object.
SU5000476 1991-08-26 1991-08-26 Method for space-based synthetic-aperture radar detection of terrain targets RU2017168C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5000476 RU2017168C1 (en) 1991-08-26 1991-08-26 Method for space-based synthetic-aperture radar detection of terrain targets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5000476 RU2017168C1 (en) 1991-08-26 1991-08-26 Method for space-based synthetic-aperture radar detection of terrain targets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2017168C1 true RU2017168C1 (en) 1994-07-30

Family

ID=21584759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5000476 RU2017168C1 (en) 1991-08-26 1991-08-26 Method for space-based synthetic-aperture radar detection of terrain targets

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2017168C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158008C1 (en) * 1999-12-16 2000-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр программных исследований" Space radar with synthetic aperture forming the image in real time
RU2253132C2 (en) * 1999-09-24 2005-05-27 Еадс Дойчланд Гмбх Helicopter radar
RU2310886C1 (en) * 2006-02-07 2007-11-20 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Space multimode polarimetric radar with syntesized aperture with scanning reflector-type aerial
RU2537788C1 (en) * 2013-09-10 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" Method of measuring radial velocity of reflector in side-looking synthetic aperture radar
RU2741613C1 (en) * 2020-01-14 2021-01-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of identifying ground targets
RU2791599C1 (en) * 2022-04-27 2023-03-13 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Method for identification of ground targets

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Справочник по радиолокации./ Под ред. М.Скольник, т.3, М.: Сов.радио, 1978, с.476-515. *
2. Радиолокационные станции обзора Земли/ Под ред. Г.С.Кондратенкова. М.: Радио и связь, 1983, с.21-25, 223-239. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2253132C2 (en) * 1999-09-24 2005-05-27 Еадс Дойчланд Гмбх Helicopter radar
RU2158008C1 (en) * 1999-12-16 2000-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр программных исследований" Space radar with synthetic aperture forming the image in real time
RU2310886C1 (en) * 2006-02-07 2007-11-20 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Space multimode polarimetric radar with syntesized aperture with scanning reflector-type aerial
RU2537788C1 (en) * 2013-09-10 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" Method of measuring radial velocity of reflector in side-looking synthetic aperture radar
RU2741613C1 (en) * 2020-01-14 2021-01-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of identifying ground targets
RU2791599C1 (en) * 2022-04-27 2023-03-13 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Method for identification of ground targets

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Skolnik Introduction to radar
Kingsley et al. Understanding radar systems
Rahman Fundamental Principles of Radar
US4746924A (en) Apparatus and methods for locating a target utilizing signals generated from a non-cooperative source
CA2479463C (en) System and method for target signature calculation and recognition
US6347264B2 (en) High accuracy, high integrity scene mapped navigation
CN108398677A (en) The three one-dimensional phases of coordinate continuous wave sweep unmanned plane low target detecting system
RU2682661C1 (en) Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture
EP2182375A1 (en) A combined direction finder and radar system, method and computer program product
JP2003522951A (en) Precision radar altimeter with surface coordinates positioning capability
ES2540901T3 (en) Radar surveillance and radar signal acquisition procedure
US5847675A (en) Radar with a wide instantaneous angular field and a high instantaneous angular resolution in particular for a missile homing head
US3261014A (en) Combined radar and infrared display system
RU2526850C2 (en) Method of obtaining radar image of portion of earth&#39;s surface and synthetic aperture radar station (versions)
RU2017168C1 (en) Method for space-based synthetic-aperture radar detection of terrain targets
Scannapieco et al. Compact millimeter wave FMCW InSAR for UAS indoor navigation
JP2003028949A (en) Transmitter / receiver and radar device
RU2531255C1 (en) Airborne vehicle radar system
RU2510685C2 (en) Synthetic-aperture and quasicontinuous radiation radar station
RU2315332C1 (en) Radiolocation station
JPH11248443A (en) Tree height measuring system
US3680089A (en) Aircraft electronic landing responser system using airborne chirp interrogation
US7280072B2 (en) System for the relative navigation of aircraft and spacecraft using a phased array antenna
RU2316021C2 (en) Multichannel radar system of flight vehicle
Fu et al. Overview of orbital debris detection using spaceborne radar