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 PDFInfo
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
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= , 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= , 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 = 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 = 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)= 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) = 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)
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)
| 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 |
-
1991
- 1991-08-26 RU SU5000476 patent/RU2017168C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| 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)
| 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'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 |