Гламаздін В В, Скресанов В Н, Лукін К А Інститут радіофізики та електроніки ім А Я Усикова НАН України вул Ак Проскури, 12, м Харків, 61085, Україна тел: (057) 720-34-55, e-mail: valery@irekharl

Анотація – Експериментально апробовано новий метод обробки радіолокаційних зображень (РЛЗ), одержуваних цифровими радіолокаторами синтезованої апертури (РСА), що забезпечує зниження рівня бічних пелюсток (УБЛ) цілі при збереженні ширини відгуку, характерною для РЛІ, синтезованих з одиничним антенним вікном Метод заснований на синтезі і подальшої нелінійної обробці двох РЛІ, одержуваних з одного і того ж масиву даних: РЛІ з низьким УБЛ, і РЛІ з «провалом» сигналу по напрямку на ціль Дано опис алгоритму компарування Наведено приклад РЛІ, отриманого обробкою даних шумового РСА

I                                       Введення

Рис 1 Компарірованное (а) і одиничне (Ь) РЛІ

Загальноприйнятим методом зниження УБЛ в цифрових РСА є лінійна вагова обробка сигналу (антенні вікна), що передує процедурі стиснення по азимуту [1] Додавання сигналів з одиничною ваговій функцією дає мінімальну ширину головного пелюстка, однак УБЛ виявляється високим Спадаючі амплітудні розподілу знижують УБЛ, але розширюють головний пелюсток

У антеною техніці відомі також нелінійні методи зниження УБЛ, засновані на компарірова-ванні сигналів з виходів антен, що мають різні діаграми спрямованості [2] Така ж ідея використана авторами [3], які запропонували алгоритм зниження УБЛ в цифрових РСА Алгоритм [3] зменшує всі бічні пелюстки РЛІ з одиничним антенним вікном, за іскпюченіем першого

Нещодавно ми запропонували метод нелінійної обробки сигналів РСА, вільний від цього обмеження [4] Теоретично було показано, що може бути знижений рівень всіх бічних пелюсток, при збереженні ширини відгуку характерного для одиничного вікна У даній роботі вперше представлені експериментальні результати, підтвердивши цей висновок Експеримент був виконаний за допомогою імпульсного шумового РСА Xдіапазона [5]

II                               Основна частина

Також як і в роботі [6] фізичної антеною РСА є рупор, що рухається по дузі кола радіусом Rc в площині XOY паралельній площині землі (радіолокаційна сцена) РСА встановлено над землею на висоті Z = 12 м (вікно будівлі) При русі вісь рупора залишається паралельної осі ОУ Координата рупора описується кутом φη · У кожній позиції рупора φη, п = 0,1,2,,,,, N випромінюється пачка зондирующих радиоимпульсов з випадковою частотної модуляцією несучої fc гетеродина передавача Кожен зондуючий імпульс S (t), так само як і породжуваний їм ехосигнал Р (t) після зсуву вниз на частоту / Ь гетеродина приймача і аналого-цифрового перетворення (АЦП) фіксується в пристрої компютера з періодом дискретизації Ат

На рис1 представлені результати синтезу РЛІ у відповідності з наступним алгоритмом Стиснення по дальності на першому етапі обробки складалося в обчисленні кореляційних функцій для п-х позицій рупора У кожному імпульсі S (t) береться вибірка з т відліків АЦП і за допомогою перетворення Гільберта будується аналітичний опорний сигнал \ S (t) Ехосигнал Р (t) додаткової обробці не піддається Кореляційну функцію ехосигналу від кожного імпульсу обчислюємо як [1]:

де IVI {■} – середнє значення вибірки Кореляційна функція ехосигналу пачки імпульсів κ ^ {τ) є

сума кореляційних функцій Кп (т)

Fig 1 NW-SAR image: (а) – after Congruence Method applied (B) – no additional processing applied

На другому етапі обчислюються вихідні комплексні РЛІ G (X, Y, Z), а саме, здійснюється стиснення по азимуту і фокусування синтезованої антени на точки сцени з поточними координатами (X У, Z) Залежно від значень параметрів (а, β, μ) антенного вікна А (Un) отримуємо РЛІ Go (X, Y, Z) з низьким рівнем бічних пелюсток, або РЛІ Gs (X, Y, Z) з провалом сигналу по напрямку на ціль Г41 Розрахунки ведемо за формулами:

I де с – скорос ι ь све ι а,

– Відстань від

центру синтезованої апертури до точки (X У, Ζ)]

-Відстань від п-й позиції рупора до точки (X, У, Ζ):

Нарешті, на третьому етапі з двох РЛІ Go (X, Y, Z) і Gs (X, У, Z), отримуємо третій компарирование РЛІ Gc (X, У, Z) відповідно до алгоритму:

де j – уявна одиниця, а і Ь – позитивні дійсні числа Компарірованное РЛІ Gc на рис 1 порівнюється з РЛІ G ^ c вікном / \ ξ1 Спостерігаємо радикальне зниження бічних пелюсток від елементів даху будівлі і, як наслідок, виявлення малорозмірних цілей на землі Квадратом виділено ділянку сцени, азимутні профілі Gc і G-1 якого наведені на рис 2 Зниження бічних пелюсток в компарірованном РЛІ Gc відбувається без розширення головної пелюстки

Рис 2 Профілі уголкового відбивача по азимуту

Fig 2 Anguiar scatter azimuth profiie

III                                   Висновок

Розроблено та експериментально апробовано метод нелінійної обробки РСА зображень, що значно знижує рівень бічних пелюсток Ширина відгуку від цілей, характерна для РЛІ з одиничним антенним вікном, зберігається

IV                            Список літератури

[1] Радіолокаційні станції з цифровим синтезом апертури антени / Под ред В Т Горяїнова – М: Радіо і Звязок, 1988 – 304 с

[2] Фрадін А 3 Антенно-фідерні пристрої – М: Связь, 1977-440 с

[3] Stankwitz Н С, Dallaire RJ, Fienup JR Nonlinear Apodiza-tion for Sidelobe Control in SAR Imagery IEEE Trans, on Aerospace and Electron System, 1995, vol31, no1, pp1267-279

[4] Гламаздін В В, Лукін Κ А, Скресанов В Н Поліпшення основних характеристик синтезованих діаграм спрямованості методом компарування Радіофізика і електроніка-Харків: Ін-т радіофізики і електрон

НАН України-2005-10, № 1 – С77-84

[5] Lukin К А Noise Radar Technology: the Principles and Short Overview Applied Radio Electronics, vol 4,

no 1,2005, pp 4-13

[6]  Lukin K A, Mogyla A A, Suprun D Yu High Resolution SAR on the Basis of Pulsed Noise Waveform, Pros, of EUSAR 2004, vol 2, 25-27 May, 2004, Neu-Ulm, Germany, pp 683

CONGRUENCE METHOD FOR SIDELOBE CONTROL IN SAR IMAGES

Glamazdin V V, Skresanov V N, Lukin K A

A        Usiiiov institute of Radio Physics and Electronics Nationai Academy of Sciences of Ui<raine 12 Ai<ademil<a Prosi<ury St, Khari<iv, 61085, Ui<.raine

Abstract – A new method for nonlinear processing of synthetic aperture radar (SAR) images is experimentally approved The method was suggested in [4] and is based on nonlinear processing of two different SAR images generated from the same raw data One of these images is SAR image with low sidelobes while the second one has «array blindness» at the target direction The method essentially suppresses impulse response sidelobes with no mainlobe widening Description of the processing algorithm is given SAR images generated using Noise Waveform SAR [5] are presented

I                                         Introduction

A bright point target in the scene is represented at the image as Sine function Sidelobes in SAR image have been traditionally reduced using amplitude weighting function for the data prior to the Fourier transform [1] However, the lower sidelobes have been achieved at the expense of the mainlobe width which determines the ultimate resolution both in range and azimuth

Non-linear methods for suppressing of antenna pattern sidelobes are known from antenna theory [2] They are based on congruence of antenna patterns obtained from its two outputs Similar technique (dual apodization) for sidelobes reduction in SAR images is suggested in [3] The apodization term is used to distinguish proposed method from the known linear weighting one Dual apodization reduces distant sidelobes, but does not change the nearest ones

Recently we have suggested a new nonlinear processing method, which doesn’t have this restriction, and called it as SAR image Comparison Method [4] The method is based on nonlinear logical congruence of two SAR images The images were generated using the raw data acquired from the same SAR trajectory via weighing procedure using appropriate antenna windows It was theoretically shown, that the congruence algorithm enables increasing its azimuth resolution, reducing sidelobes and expanding dynamic range of target detection compared with conventional procedure using Dolf-Chebyshev weighting windows In the present paper we have approved our theoretical results experimentally

II                                        Main part

First we have generated two SAR images: (1) SAR image Go (X, Y, Z) with low level of sidelobes and (2) SAR image Gs (X, Y, Z) with the «array blindness» at the target direction Secondly the SAR image congruence was applied according to the following algorithm [4]:

Fig 1 shows nonlinear SAR image comparison method applied to a 50 cm resolution NW-SAR image [5,6] The scene contains building with coordinates along OX axis from 39 m up to 56 m, and along 0У axis: from 60 m up to 120 m The bottom image (b) was processed using SAR image congruence method while the top image (a) uses uniform weighting We have noticed radical decrease of sidelobes from the roof of the building and, as consequence, detected small targets on the ground

Fig 2 shows azimuth profile of bright point target Sidelobes decreasing in the congruence method profile occurs without expansion of the mainlobe

III                                       Conclusion

The method for nonlinear processing SAR images considerably lowering sidelobes is suggested and experimentally approved The width of a bright point target response is better than for the uniform weighting method

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р