Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА

Предмет и цель работы. Статья посвящена получению и обработке радиолокационных изображений (РЛИ) радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА). Целью работы является модификация известного алгоритма обратного проецирования (АОП) во временной области, который используется для создания РЛИ РСА, пут...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2020
Hauptverfasser:	Балабан, М.В., Гончаренко, Ю.В., Горобец, В.Н., Кивва, Ф.В., Коворотный, А.Л., Фаркухарсон, Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України 2020
Schriftenreihe:	Радіофізика та електроніка
Schlagworte:	Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167852
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА / М.В. Балабан, Ю.В. Гончаренко, В.Н. Горобец, Ф.В. Кивва, А.Л. Коворотный, Г. Фаркухарсон // Радіофізика та електроніка. — 2020. — Т. 25, № 1. — С. 38-49. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167852
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1678522025-02-10T01:20:31Z Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА Модифікація алгоритму зворотного проеціювання для підвищення ймовірності виявлення рухомих цілей при обробці даних РСА Back projection algorithm modification for higher probability of moving target detection in SAR data processing Балабан, М.В. Гончаренко, Ю.В. Горобец, В.Н. Кивва, Ф.В. Коворотный, А.Л. Фаркухарсон, Г. Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування Предмет и цель работы. Статья посвящена получению и обработке радиолокационных изображений (РЛИ) радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА). Целью работы является модификация известного алгоритма обратного проецирования (АОП) во временной области, который используется для создания РЛИ РСА, путем коррекции угла обзора радара на этапе обработки. Предмет і мета роботи. Статтю присвячено отриманню та обробленню радіолокаційних зображень (РЛЗ) радіолокаторів із синтезованою апертурою (РСА). Метою роботи є модифікація відомого алгоритму зворотного проеціювання (АЗП) у часовій області, який використовується для створення РЛЗ РСА, шляхом корекції кута огляду радара на етапі обробки. Subject and Purpose. The paper is concerned with Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging and data processing and seeks to modify the conventional time-domain back projection algorithm (BPA) used for creating a SAR image. The modification consists in the radar squint-angle control at the stage of data processing. 2020 Article Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА / М.В. Балабан, Ю.В. Гончаренко, В.Н. Горобец, Ф.В. Кивва, А.Л. Коворотный, Г. Фаркухарсон // Радіофізика та електроніка. — 2020. — Т. 25, № 1. — С. 38-49. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 1028-821X DOI: https://doi.org/10.15407/rej2020.01.038 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167852 621.396.96 ru Радіофізика та електроніка application/pdf Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування
spellingShingle	Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування Балабан, М.В. Гончаренко, Ю.В. Горобец, В.Н. Кивва, Ф.В. Коворотный, А.Л. Фаркухарсон, Г. Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА Радіофізика та електроніка
description	Предмет и цель работы. Статья посвящена получению и обработке радиолокационных изображений (РЛИ) радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА). Целью работы является модификация известного алгоритма обратного проецирования (АОП) во временной области, который используется для создания РЛИ РСА, путем коррекции угла обзора радара на этапе обработки.
format	Article
author	Балабан, М.В. Гончаренко, Ю.В. Горобец, В.Н. Кивва, Ф.В. Коворотный, А.Л. Фаркухарсон, Г.
author_facet	Балабан, М.В. Гончаренко, Ю.В. Горобец, В.Н. Кивва, Ф.В. Коворотный, А.Л. Фаркухарсон, Г.
author_sort	Балабан, М.В.
title	Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА
title_short	Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА
title_full	Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА
title_fullStr	Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА
title_full_unstemmed	Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА
title_sort	модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных рса
publisher	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
publishDate	2020
topic_facet	Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167852
citation_txt	Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА / М.В. Балабан, Ю.В. Гончаренко, В.Н. Горобец, Ф.В. Кивва, А.Л. Коворотный, Г. Фаркухарсон // Радіофізика та електроніка. — 2020. — Т. 25, № 1. — С. 38-49. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
series	Радіофізика та електроніка
work_keys_str_mv	AT balabanmv modifikaciâalgoritmaobratnogoproecirovaniâdlâpovyšeniâveroâtnostiobnaruženiâdvižuŝihsâceleipriobrabotkedannyhrsa AT gončarenkoûv modifikaciâalgoritmaobratnogoproecirovaniâdlâpovyšeniâveroâtnostiobnaruženiâdvižuŝihsâceleipriobrabotkedannyhrsa AT gorobecvn modifikaciâalgoritmaobratnogoproecirovaniâdlâpovyšeniâveroâtnostiobnaruženiâdvižuŝihsâceleipriobrabotkedannyhrsa AT kivvafv modifikaciâalgoritmaobratnogoproecirovaniâdlâpovyšeniâveroâtnostiobnaruženiâdvižuŝihsâceleipriobrabotkedannyhrsa AT kovorotnyial modifikaciâalgoritmaobratnogoproecirovaniâdlâpovyšeniâveroâtnostiobnaruženiâdvižuŝihsâceleipriobrabotkedannyhrsa AT farkuharsong modifikaciâalgoritmaobratnogoproecirovaniâdlâpovyšeniâveroâtnostiobnaruženiâdvižuŝihsâceleipriobrabotkedannyhrsa AT balabanmv modifíkacíâalgoritmuzvorotnogoproecíûvannâdlâpídviŝennâimovírnostíviâvlennâruhomihcíleipriobrobcídanihrsa AT gončarenkoûv modifíkacíâalgoritmuzvorotnogoproecíûvannâdlâpídviŝennâimovírnostíviâvlennâruhomihcíleipriobrobcídanihrsa AT gorobecvn modifíkacíâalgoritmuzvorotnogoproecíûvannâdlâpídviŝennâimovírnostíviâvlennâruhomihcíleipriobrobcídanihrsa AT kivvafv modifíkacíâalgoritmuzvorotnogoproecíûvannâdlâpídviŝennâimovírnostíviâvlennâruhomihcíleipriobrobcídanihrsa AT kovorotnyial modifíkacíâalgoritmuzvorotnogoproecíûvannâdlâpídviŝennâimovírnostíviâvlennâruhomihcíleipriobrobcídanihrsa AT farkuharsong modifíkacíâalgoritmuzvorotnogoproecíûvannâdlâpídviŝennâimovírnostíviâvlennâruhomihcíleipriobrobcídanihrsa AT balabanmv backprojectionalgorithmmodificationforhigherprobabilityofmovingtargetdetectioninsardataprocessing AT gončarenkoûv backprojectionalgorithmmodificationforhigherprobabilityofmovingtargetdetectioninsardataprocessing AT gorobecvn backprojectionalgorithmmodificationforhigherprobabilityofmovingtargetdetectioninsardataprocessing AT kivvafv backprojectionalgorithmmodificationforhigherprobabilityofmovingtargetdetectioninsardataprocessing AT kovorotnyial backprojectionalgorithmmodificationforhigherprobabilityofmovingtargetdetectioninsardataprocessing AT farkuharsong backprojectionalgorithmmodificationforhigherprobabilityofmovingtargetdetectioninsardataprocessing
first_indexed	2025-12-02T11:03:18Z
last_indexed	2025-12-02T11:03:18Z
_version_	1850394173325180928
fulltext	38 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 25, No. 1 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2020. Vol. 25, No. 1: 38–49 DOI: https://10.15407/rej2020.01.038 УДК 621.396.96 М.В. Балабан 1, Ю.В. Гончаренко 2, В.Н. Горобец 1, Ф.В. Кивва 1, А.Л. Коворотный 1, Г. Фаркухарсон 3 1 Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины 12, ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина E-mail: vgorobets777@gmail.com 2 Microwave Systems Laboratory, Colorado State University, Fort Collins, CO 80523, USA 3 Air-Sea Interaction and Remote Sending Department, Applied Physics Laboratory, University of Washington, Seattle, WA 98105, USA Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА Предмет и цель работы. Статья посвящена получению и обработке радиолокационных изображений (РЛИ) радиоло- каторов с синтезированной апертурой (РСА). Целью работы является модификация известного алгоритма обратного проецирования (АОП) во временной области, который используется для создания РЛИ РСА, путем коррекции угла об- зора радара на этапе обработки. Методы и методология работы. Для достижения поставленной цели использовались методы математического моделирования. Результаты моделирования сравнивались с данными экспериментальных исследований. Результаты работы. Предложена модификация алгоритма обратного проецирования, который позволяет детек- тировать быстродвижущиеся цели на стационарном РЛИ РСА скошенного бокового обзора. На примере эксперимен- тальных данных, полученных для быстроходного катера, показано, что использование АОП с коррекцией сквинт-угла (squintangle) позволяет получить РЛИ с сигнатурами быстродвижущихся целей в тех случаях, когда они не видны на РЛИ при обработке данных классическим АОП. Заключение. Предложенная модификация алгоритма позволяет повысить вероятность детектирования быстро- движущихся целей на РЛИ без усложнения классического АОП и дополнительных затрат времени на вычисления. Ил. 7. Библиогр.: 19 назв. Ключевые слова: радиолокатор с синтезированной апертурой, радиолокационное изображение, алгоритм обратного проецирования, движущаяся цель. За последние десятилетия успехи в развитии твердотельной электроники, а так же методов и средств радиолокации стационарных и дви- жущихся объектов, привели к разработке и созданию малогабаритных бортовых радиоло- кационных станций с синтезированной апер- турой (РСА) обнаружения, измерения коорди- нат и распознавания параметров окружающей среды и объектов в ней. Такие системы нашли широкое применение в решении задач навига- ции, сельского хозяйства, метеорологии, эколо- гии и др. В качестве носителей в РСА системах используются искусственные спутники Земли, самолеты, шары-зонды, корабли, а также ста- ционарные наземные и морские носители при- емников излучений. Теоретической базой для их разработки стали основополагающие ра- боты классиков радиолокации, основанные на анализе принципа неопределенности примени- тельно к системам, параметры которых огра- ничены во времени и пространстве. Стало оче- видным, что известные противоречия между возможностями непрерывных и импульсных сигналов, обладающих равными энергиями, ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 39 Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения... можно преодолеть путем расширения базы сиг- налов, а угловую разрешающую способность систем – путем синтеза апертуры. Изначально технология РСА была разрабо- тана для мониторинга и дистанционного зон- дирования поверхности Земли и расположен- ных на ней стационарных объектов с высоким разрешением. Основные успехи в этом направ- лении были достигнуты в картографировании земной поверхности и, как следствие, в повы- шении эффективности воздушной и космиче- ской разведки. Дальнейшее развитие технологии обработки радиолокационных сигналов позволило прово- дить визуализацию и позиционирование назем- ных движущихся целей, что привлекло к РСА внимание как в гражданских, так и в военных сферах [1, 2]. Бортовые РСА формируют радиолокаци- онное изображение (РЛИ) путем когерентной обработки сигналов, отраженных от подсти- лающей поверхности и объектов на ней. В ре- зультате такой обработки образы движущих- ся объектов на синтезированном изображении оказываются смазанными, расфокусированны- ми и смещенными относительно истинного по- ложения на сцене [3]. Несмотря на это исполь- зование РСА для обнаружения и распознавания подвижных объектов нашло широкое примене- ние в системах воздушного и космического ба- зирования. При этом решение задачи обнару- жения объектов в большинстве случаев пере- носится на этап обработки сигналов радаров и изображений. За последнее время разработано несколько алгоритмов формирования РЛИ по необрабо- танным данным радаров [4–6]. Многие из них включают в себя задачу обнаружения движу- щихся объектов [7–10]. Алгоритм обратного проецирования (АОП) и его модификации [11–14] относятся к алго- ритмам формирования изображений из необра- ботанных данных РСА. Основным недостатком АОП является большой объем вычислений, по- этому большинство модификаций направлено на увеличение их быстродействия. Одним из возможных подходов к детекти- рованию движущихся целей с помощью АОП является метод, основанный на использовании предварительной информации о скорости и на- правлении движения цели при синтезе опорно- го сигнала [15]. Принципиально иным являет- ся подход, который заключается в двухэтапной обработке «сырых» данных с введением попра- вочных коэффициентов на втором этапе. Расчет таких коэффициентов выполняется по резуль- татам обработки данных на первом этапе [16]. Первый метод, помимо использования априор- ной информации о траектории и скорости цели, предполагает внесение определенных измене- ний в АОП. Второй метод также предполагает некоторые изменения АОП при обработке дан- ных на втором этапе. По сравнению с первым методом, он более универсальный, но в боль- шей мере вычислительно затратный. Целью настоящей работы является модифи- кация классического АОП во временной обла- сти, который используется для создания РЛИ РСА скошенного бокового обзора, путем введе- ния коррекции угла обзора радара (коррекции диаграммы направленности) на этапе синтеза опорного сигнала, что позволяет повысить ве- роятность детектирования быстродвижущих- ся целей на РЛИ без усложнения классическо- го АОП и дополнительных затрат времени на вычисления. 1. Алгоритм обратного проецирования. Различают два типа алгоритмов обратного прое- цирования – в частотной и временной облас- тях. В этой работе для обработки «сырых» ра- диолокационных данных используется АОП во временной области. Суть этого алгоритма заключается в поиске соответствий между на- копленными и опорными данными, синтези- рованными алгоритмом. Этот алгоритм хоро- шо подходят для обработки локационных дан- ных самолетных РСА (малые высоты, нелиней- ность траектории полета носителя). Для синте- за опорных данных используются траекторные данные инерциальной навигационной системы и цифровой карты высот рассеивателей [11]. Фактически, алгоритм поиска соответствий является алгоритмом расчета коэффициентов взаимной корреляции между реально накоплен- ным сигналом и опорным сигналом, синтези- рованным для каждой из точек интересующей (осматриваемой) области. При этом принято считать, что как накопленный, так и синтезиро- ванный сигналы являются функциями быстро- го (характеризующего время распространения 40 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 25, No. 1 М.В. Балабан, Ю.В. Гончаренко, В.Н. Горобец, Ф.В. Кивва, А.Л. Коворотный, Г. Фаркухарсон импульса) и медленного (связанного с движе- нием РСА вдоль траектории полета) времен. Следовательно, расчет коэффициента взаимной корреляции производится в двумерном про- странстве изменений этих параметров. Математическая модель описанного выше алгоритма может быть сформулирована следу- ющим образом. Рассмотрим декартову систему координат с началом координат в некоторой точке простран- ства (0,0,0) (рис. 1). Положим, что координаты передающей антенны заданы радиусом-векто- ром ,tr aR  а координаты приемной антенны – ра- диусом-вектором .rec aR  Предположим, что в передатчике сформиро- ван линейно-частотно-модулированный (ЛЧМ) сигнал следующего вида [17]: 2 0( , ) exp( (2 )) ,rs t i f t k t     (1) где f 0 – стартовая частота ЛЧМ-импульса; k r – параметр, определяющий девиацию частоты;  и t – медленное и быстрое время, соответ- ственно. Сигнал, отраженный от одиночного отража- теля, расположенного в точке с радиусом-век- тором ,R  после демодуляции на приемике бу- дет иметь следующий вид: 2 0 ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) exp( (2 ( , ) ( , ) 2 ( , ))) , R R rR R R r R R S t s t s t A t i k t t k t f t                             (2) где ( , )RA t – амплитудная функция, зависящая от расстояния до одиночного отражателя, угла падения и диаграмм направленности передаю- щей и приемной антенн; R  – эффективная по- верхность рассеяния цели; ( , )R t  – функция времени распространения в обоих направлени- ях (от антенны передатчика до точки рассеяния и обратно к антенне приемника), определяемая как 0 ( , ) ( , ) ( , ) , tr rec a a R R R R R c                где c 0 – скорость света в свободном простран- стве. Тогда демодулированный сигнал, отражен- ный от всех точек рассматриваемой области как функция быстрого и медленного времени, определяется следующим выражением: ( , ) ( , ) .RS t S t dR       (3) Для реконструкции РЛИ вычислим корреля- ционную функцию в каждой из точек рассмат- риваемой области по следующей формуле: 1 0 0 ( ) ( ) ( , ) ( , ) ( , ) , , chirptN n n nR n R I R w t S t C t dt R                   (4) где chirpt – длительность каждого импульса; N – количество импульсов в накопленных данных; ( , )RC t – синтезированный по формуле (2) опорный сигнал; ( , )w t – оконная функция, необходимая для устранения скачков сигнала на границе области. Следует отметить, что наличие амплитуд- ной функции ( , )RA t в выражении (2) факти- чески определяет количество импульсов, ко- торые следует учитывать при расчете РЛИ по формуле (4). Действительно, функция ( , )RC t для заданного радиуса-вектора R  от- лична от нуля в определенный временной ин- тервал , ,[ , ].stopstart n R C R C     В тоже время совпа- дение опорного сигнала с реальным сигналом следует ожидать лишь для тех точек траекто- рии самолета, для которых R  лежит в облас- ти, «освещенной» радаром (принадлежит сле- ду диаграммы направленности антенной сис- темы радара), т. е. для временных отсчетов Рис. 1. Геометрия РСА скошенного бокового обзора z x x     R R0 H (0,0,0) R a  R a  R a tr rec ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 41 Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения... , ,[ , ].stopstart n R S R S     И, следовательно, для расче- та ( )R  следует выбирать лишь те ,n кото- рые принадлежат , ,, ,[ , ] [ , ].stop stopstart start R S R CR S R C      Из этого, в частности, следует тривиальное за- мечание, что для синтеза опорного сигнала же- лательно использовать данные инерциальной навигационной системы и цифровой карты вы- сот рассеивателей с максимально возможной точностью. Из анализа выражений (2) и (4) так- же следует, что для получения максимального расчетного значения ( )R  необходимо, что- бы частоты (как функции быстрого и медлен- ного времени) реального и опорного сигналов совпадали. 2. Теоретическая оценка азимутального смещения для движущейся цели. Как было отмечено выше, технология РСА разработана для мониторинга и дистанционного зондирова- ния с высоким разрешением поверхности Зем- ли и расположенных на ней стационарных объ- ектов. При обработке накопленных данных с АОП и построении опорного сигнала также ис- пользуется допущение стационарности каждой из точек рассматриваемой области. Поэтому для стационарных объектов синтезированный опорный сигнал в теории совпадает с сигналом в накопленных данных. Следовательно, при рас- чете функции ( )R  должно удовлетворяться условие совпадения доплеровских частот и ско- рости совпадения доплеровской частоты реаль- ного и опорного сигналов, а также условие со- впадения времен , ,, ,[ , ] [ , ].stop stopstart start R S R CR S R C      В реальности для стационарных объектов ввиду различных погрешностей в данных (погрешнос- ти работы измерительной аппаратуры, модели высот поверхности и пр.) не удается добиться полного совпадения как доплеровских частот и скорости совпадения доплеровской частоты, так и временных интервалов. Это приводит к размытию РЛИ (преимущественно, в допусти- мых пределах). Обнаружение произвольно движущихся объектов на земной или морской поверхности с помощью РСА – достаточно трудная задача. Ее основная трудность заключается в обнару- жении и распознавании сигнатуры такой цели на РЛИ. Это не всегда удается и причиной это- му, как правило, является некогерентность сиг- нала в накопленных данных (наличие в сигна- ле шумов, помех и пр.), а также неоптималь- ные методы обработки накопленных «сырых» данных. В случае использования алгоритма об- ратного проецирования, последнее, как прави- ло, связано с несовпадением опорного сигна- ла с реальным сигналом от подвижного объек- та, что, как следствие, приводит к размытию и смещению образа цели на РЛИ [11]. Получим оценку для смещения образа дви- жущейся цели на РЛИ в азимутальном направ- лении. Для упрощения расчетов пренебрегаем изменением доплеровской частоты в быстром времени, т. е. рассмотрим работу РСА при так называемом «stop-and-hope» допущении. Так- же предположим, что приемная и передающая антенны РСА совмещены в пространстве в каж- дый момент времени ( )tr rec a a aR R R     (рис. 1). Пусть 0 aR  – радиус-вектор антенной систе- мы РСА в начальный момент времени; 0R  – радиус-вектор позиции цели в начальный мо- мент времени; (0, ,0)a a yv v и ( , , )t t t x y zv v v v – постоянные векторы скоростей носителя (са- молета) и цели соответственно; при этом век- тор 0 0 0 .aR R R      Зададим уравнения дви- жения антенной системы и цели следующим образом: 0 0 ( ) , ( ) . a a aR R v R R v               Найдем асимптотическое выражение для расстояния между самолетом и целью как функции медленного времени для малых зна- чений времени:     0 0 0 \| ( ) \| \| ( ) ( ) \| \| \| \| \| cos ,cos ,cos ,( , , ) 1 , \| \| a a a x y y z R R R R v v R v v v v R                                    (5) где 0 0cos / \| \| ,xR R     0 0cos / \| \|yR R     и 0 0cos / \| \|zR R     – направляющие косину- сы вектора 0.R  Отметим, что в случае, когда цель неподвиж- на ( 0) ,v   выражение для изменения расстоя- 42 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 25, No. 1 М.В. Балабан, Ю.В. Гончаренко, В.Н. Горобец, Ф.В. Кивва, А.Л. Коворотный, Г. Фаркухарсон ния выглядит следующем образом:   0 0 0 0 \| ( ) \| \| \| cos ,cos ,cos , (0, ,0) 1 \| \| \| \| 1 . \| \| a y a y R R v R v R R                                (6) Как было отмечено выше, для стационар- ной цели смещения сигнатуры на РЛИ не воз- никает. Исходя из выражений (5) и (6), можно заключить, что задача поиска аналитического выражения для оценки смещения образа дви- жущейся цели может быть переформулирова- на следующим образом: требуется найти новые значения направляющих углов ( , , )   неко- торого вектора 0,R  для которых выполняет- ся полиномиальное равенство     0 0 cos ,cos ,cos ,( , , ) cos ,cos ,cos ,(0, ,0) \| \| \| \| 0. a x y y z a y v v v v v R R                      (7) Приравняв свободный член левой части уравнения к нулю, получим 0 0\| \| \| \|R R     и, следовательно, в предположении, что рельеф местности идеально горизонтален, получим .  Приравняв к нулю выражение при пер- вой степени  в левой части (7), получим сле- дующее выражение: 0 cos cos ( / )cos ( / )cos , ( / )cos cos . \| \| a a x y y y Ra z y a v v v v v n v v v                  Выражение для cos следует из тождества для направляющих косинусов и может быть за- писано в следующем виде: 0 2 2 2 2 cos 1 cos cos , 1 cos cos . \| \| R a v n v                          (9) Фактически выражения (8) и (9) являются трансцендентными уравнениями для искомых величин ( , ).  Отметим также, что по тройке ( , , )   направляющих углов вектора 0,R  а также его длине, можно однозначно восстано- вить координаты «эквивалентной» (для задан- ной прямолинейно движущейся цели) стацио- нарной точки на РЛИ и, следовательно, опреде- лить угол ее азимутального смещения. Полученные выражения (8) и (9) несколько громоздки и, следовательно, не всегда удобны для практического использования. В результа- те несложных математических преобразований можно получить, что 0, sin sin , \| \| R a v n v        (10) где  – азимутальный угол направления на цель в момент времени начала визирования цели;  – азимутальный угол направления на стацио- нарный «эквивалент» цели в тот же момент вре- мени. Следовательно, угол смещения цели в ази- мутальном направлении может быть в первом приближении рассчитан по следующей фор- муле:  0arcsin sin , / \| \| .aRv n v          (11) Это широко известное соотношение [10], ко- торое представляет интерес с практической точки зрения и позволяет в первом приближе- нии оценить угол смещения сигнатуры реаль- ной движущейся цели в азимутальном направ- лении. Иллюстрацией к полученной формуле слу- жит рис. 2, на котором схематически приведена точечная цель, движущаяся в радиальном на- правлении, а также ее РСА-сигнатура, смещен- ная вверх по азимуту на угол   . (8) Траектория полета Тр ае кт ор ия дв иж ен ия це ли Сигнатура движущейся цели Рис. 2. Смещение отклика радиально движущейся цели от истинного положения на РЛИ  ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 43 Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения... 3. Настройка АОП для обнаружения дви- жущихся целей. При наличии у движущей- ся цели ненулевой радиальной составляющей скорости наблюдается смещение сигнатуры це- ли на РЛИ в азимутальном направлении. При относительно небольших скоростях движения цели такое смещение является пренебрежи- мо мало, однако для высокоскоростных целей можно наблюдать существенное смещение и ослабление интенсивности (вплоть до исчезно- вения) сигнатуры цели на РЛИ. Эффект ослаб- ления интенсивности, как правило, наблюдает- ся в РСА-системах с достаточно узкой диаграм- мой направленности в азимутальной плоско- сти и связан с уменьшением времени когерент- ной обработки сигнала. На рис. 3 приведена схема, иллюстрирующая расхождение интер- валов наблюдения быстродвижущейся в ради- альном направлении цели и эквивалентной ей точки на РЛИ. В рассматриваемом случае интервалы ре- ального и синтезированного треков самоле- та, соответствующие временным интервалам , ,[ , ]stopstart R S R S   и , ,[ , ],stopstart R C R C   не пересекаются. Это означает, что в подобном случае, при обра- ботке реальных данных с помощью описанно- го выше алгоритма обратного проецирования, сигнатура быстродвижущейся (в радиальном направлении) цели наблюдаться не будет, не- смотря на то, что сигнал отклика от такой цели содержится в накопленных данных. Использо- вание стандартного АОП приводит к тому, что сигнал отклика от быстродвижущихся (в ради- альном направлении) целей «отфильтровывает- ся» в процессе обработки. При этом возникает вопрос, возможна ли определенная модифика- ция алгоритма обратного проецирования, кото- рая позволит использовать его для детектиро- вания быстродвижущихся целей. Для ответа на этот вопрос рассмотрим алгоритм формирова- ния опорного сигнала ( , )RC t более детально. В процессе обработки накопленных дан- ных, для формирования опорного сигнала ис- пользуется выражение вида (2), где ( , )RA t – амплитудная функция расстояния, заданная с учетом диаграммы направленности антен- ной системы РСА. Для упрощения рассужде- ний предположим, что антенная система име- ет секторальную диаграмму направленности с угловой шириной сектора обзора в азимуталь- ной плоскости proc squint и основным направле- нием обзора .proc squint Тогда формально функция ( , )RA t также зависит от этих параметров, т. е. ( , ) ( , , , ).proc proc squint squintR RA t A t      Отметим, что изменение параметров proc squint и proc squint приводит к смещению временного интервала , ,[ , ]start stop R C R C   (времени ненулево- го отклика от точечной цели, расположенной в точке с радиусом-вектором R  в синтезирован- ном опорном сигнале) вдоль временной шкалы медленного времени и изменению его длины. Следовательно, путем изменения параметров proc squint и proc squint возможно осуществлять «на- стройку» временного интервала , ,[ , ],start stop R C R C   добиваясь его полного совпадения с любым желаемым (наперед заданным) интервалом. Именно это позволяет модифицировать алго- ритм обратного проецирования и настроить его на детектирование быстродвижущихся целей, добившись полного совпадения временных ин- тервалов , ,[ , ]start stop R S R S   и , ,[ , ].start stop R C R C   Ниже приведена одна из возможных схем расчета значений параметров proc squint и proc squint алгоритма обратного проецирования для обра- ботки сырых данных и получения РЛИ быст- родвижущихся целей в предположении прямо- линейного равномерного движения самолета и цели. Для получения РЛИ следует выполнить следующие шаги: 1. Задать параметр радарной системы radar squint и определить угол между векторами скоростей движения самолета и цели .head 2. Определить величину отношения радиаль- ной составляющей скорости цели к курсовой Траектория полета Тр ае кт ор ия дв иж ен ия це ли Сигнатура движущейся цели Рис. 3. Расхождение интервалов наблюдения быстродви- жущейся в радиальном направлении цели и эквивалент- ной ей точки на РЛИ  44 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 25, No. 1 М.В. Балабан, Ю.В. Гончаренко, В.Н. Горобец, Ф.В. Кивва, А.Л. Коворотный, Г. Фаркухарсон зования модифицированного АОП при обра- ботке накопленных «сырых» данных от быст- родвижущейся цели воспользуемся данными, полученными во время экспериментальных ис- следований, проведенных 20–25 июля 2016 г. в дельте реки Колумбия, США (штат Орегон). В качестве надводной цели использовался высо- коскоростной катер, выполняющий движение под различными (заранее заданными) курсовы- ми углами и с различными скоростями. Корпус катера изготовлен из стеклопластика, что дела- ет эффективную поверхность рассеяния (ЭПР) катера относительно небольшой. Для измере- ния положения и скорости лодки с частотой до 10 Гц на катере установлен GPS-приемник (Garmin GLO). Сбор данных производился с помощью двух малогабаритных двухлучевых продольных ин- терферометрических РСА сантиметрового диа- пазона с двумя антенными системами (передне- бокового и заднебокового обзора), установлен- ных на самолете Cessna-172. Подробные технические характеристики РСА и методики эксперимента приведены в ра- ботах [18, 19]. Следует отметить, что угол меж- ду перпендикуляром к траектории полета само- лета и осью главного лепестка диаграммы на- правленности антенн (squint angle) составляет: для заднебокового обзора – ( , )radar radar squint squint   (–30, 120), для переднебокового обзора – ( , )radar radar squint squint   (30, 120). Для обработки смоделированных данных было использовано программное обеспечение по обработке данных интерферометрического РСА, разработанное компанией Artemis Inc., со стандартными предустановками. По резуль- татам обработки данных можно выделить три типа изображений РСА: 1. Сигнатура судна видна как на мощност- ных, так и на интерферометрических фазовых изображениях (по крайней мере, для одной из радиолокационных систем – переднего или зад- него обзора). 2. Сигнатура судна видна только на интерфе- рометрическом фазовом изображении. 3. Сигнатура судна не видна ни на одном изображении. Нашей целью является реализовать предла- гаемую идею для третьего случая и показать Рис. 4. РЛИ, наложенное на графическую модель поверх- ности Земли (дельта реки Колумбия) скорости самолета: \| \| / \| \| cos ( /2). radial target radar ratio radar head squint V v v            (12) 3. Рассчитать значение угла estim squint по фор- муле arcsin (sin ).estim radar radial squint squint ratioV   (13) 4. Обработать накопленные «сырые» дан- ные с помощью алгоритма обратного про- ецирования со следующими параметрами: ,estimproc squint squint  .radarproc squint squint    Отметим, что предложенная схема не являет- ся оптимальной, так как добиться полного сов- падения временных интервалов , ,[ , ]start stop R S R S   и , ,[ , ]start stop R C R C   без изменения (пересчета и под- стройки) параметра proc squint невозможно. Так- же следует отметить, что формула (13) для рас- чета estim squint получена из выражения (10) и, сле- довательно, при ряде ограничений. Отметим, что при расчете угловых параметров алгоритма обратного проецирования тангенциальная со- ставляющая скорости не учитывается. Факти- чески наличие ненулевой тангенциальной со- ставляющей приводит к «размазыванию» сиг- натуры цели на РЛИ в тангенциальном на- правлении. 5. Применение модифицированного АОП для получения РЛИ быстродвижущихся це- лей. Для демонстрации преимущества исполь- б а ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 45 Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения... возможность обнаружения движущейся цели для каждого из РЛИ мощностного и интерфе- рометрического каналов. На рис. 4 приведен результат обработки на- копленных данных с помощью алгоритма об- ратного проецирования с использованием ре- альных значений угловых параметров ан- тенной системы radarproc squint squint   –30 и proc radar squint squint     7. РСА-изображение, по- лученное для системы с заднебоковым обзо- ром, наложено на графическую модель поверх- ности Земли. На изображении также приведен трек самолета (белая пунктирная линия) и трек катера (отрезок ba), движущегося со средней скоростью \| \|targetv  8,13 м/с. При этом ско- рость движения самолета \| \|radarv  51,34 м/с, а угол между векторами скоростей движения са- молета и катера head  –86,32. Верхняя часть изображения содержит сигна- туры стационарных отражателей, расположен- Рис. 5. РЛИ мощностного и интерферометрического каналов (в децибелах) РСА переднебокового обзора ( proc squint  –30, proc squint  7) 5151 5160 5149 5148 5147 5146 5145 120 115 110 105 100 95 90 –1,3797 104 –1,3795 104 –1,3797 104 –1,3795 104 Восточное склонение, км С ев ер но е ск ло не ни е, к м Ка на л 1. М ощ но ст ь си гн ал а, д Б 3 2 1 0 –1 –2 –3 Ра зн ос ть ф аз , р ад . 5151 5160 5149 5148 5147 5146 5145 С ев ер но е ск ло не ни е, к м Рис. 6. РЛИ мощностного и интерферометрического каналов (в децибелах) РСА переднебокового обзора ( proc squint   –39,18, proc squint  7) –1,3797 104 –1,3795 104 –1,3797 104 –1,3795 104 Восточное склонение, км 5125 5124 5123 5122 5121 5120 5119 110 105 100 95 90 85 80 С ев ер но е ск ло не ни е, к м Ка на л 1. М ощ но ст ь си гн ал а, д Б 3 2 1 0 –1 –2 –3 Ра зн ос ть ф аз , р ад . С ев ер но е ск ло не ни е, к м 5125 5124 5123 5122 5121 5120 5119 46 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 25, No. 1 М.В. Балабан, Ю.В. Гончаренко, В.Н. Горобец, Ф.В. Кивва, А.Л. Коворотный, Г. Фаркухарсон ных на холмистой поверхности. Достаточно четко видны образы деревьев и построек, осве- щенных со стороны трека самолета. В тоже время сигнатура движущегося катера на РЛИ отсутствует. На рис. 5 приведены РЛИ одного из мощ- ностных каналов (в децибелах), а также интер- ферометрического канала для рассматриваемо- го случая ( proc squint  –30, proc squint  7). Для получения РСА-изображений быстро- движущихся целей с помощью модифициро- ванного АОП был проведен пересчет значений угловых параметров согласно вышеизложенной методике. В результате были получены следу- ющие значения: proc squint  –39,18, proc squint  7. На рис. 6 приведены РЛИ одного из мощ- ностных каналов и интерферометрического ка- нала, полученные после обработки с расчетны- ми значениями тех же данных, что и для изо- бражений рис. 5. Как следует из рис. 6, в этом случае сигнатура катера видна отчетливо, в то же время сигнатуры стационарных целей от- сутствуют или искажены. Аналогично рис. 5, 6, полученным для зад- небокового обзора, были построены РЛИ для переднебокового обзора для тех же треков кате- ра и самолета. На рис. 7 приведены РЛИ мощ- ностного и интерферометрического каналов при обработке с реальными значениями угло- вых параметров proc squint  30, proc squint  7. На рис. 8 приведены РЛИ мощностного и ин- терферометрического каналов при обработке с расчетными значениями угловых параметров proc squint  20,98, proc squint  7. Рис. 7. РЛИ мощностного и интерферометрического каналов (в децибелах) РСА переднебокового обзора ( proc squint  30, proc squint  7) 5148 5147 5146 5145 120 115 110 105 100 95 90 –1,3797 104 –1,3795 104 –1,3797 104 –1,3795 104 Восточное склонение, км С ев ер но е ск ло не ни е, к м Ка на л 1. М ощ но ст ь си гн ал а, д Б 3 2 1 0 –1 –2 –3 Ра зн ос ть ф аз , р ад . С ев ер но е ск ло не ни е, к м 5148 5147 5146 5145 Рис. 8. РЛИ мощностного и интерферометрического каналов (в децибелах) РСА переднебокового обзора ( proc squint  20,98, proc squint  7) 5122 5121 5120 5119 110 105 100 95 90 85 80 426 427 428 429 426 427 428 429 Восточное склонение, км С ев ер но е ск ло не ни е, к м Ка на л 1. М ощ но ст ь си гн ал а, д Б 3 2 1 0 –1 –2 –3 Ра зн ос ть ф аз , р ад . С ев ер но е ск ло не ни е, к м 5122 5121 5120 5119 ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 47 Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения... Анализ РЛИ, приведенных на рис. 5–8, по- зволяет сделать вывод, что обработка «сырых» данных с использованием АОБ с расчетны- ми значениями углового параметра proc squint  estim squint и реальным значением углового пара- метра radarproc squint squint    является предпочти- тельной при получении сигнатур быстродви- жущихся целей. Отметим, что в ходе работы была проведена обработка всех полученных в результате полевых измерений данных, как с реальным значением ,radarproc squint squint  так и расчетными значениями .proc estim squint squint  Как было отмечено выше, при обработке данных с помощью АОП с реальным значе- нием radarproc squint squint  сигнатура быстродвижу- щейся цели на РСА-изображении наблюдалась не во всех случаях. Использование расчетного значения proc squint  estim squint при обработке позволило получить сиг- натуру быстродвижущейся цели на обоих РЛИ как мощностного, так и интерферометрическо- го каналов. Выводы. В данной работе предложен моди- фицированный алгоритм обратного проециро- вания, который позволяет детектировать быст- родвижущиеся цели на стационарном РЛИ РСА скошенного бокового обзора. На примере экспериментальных данных, по- лученных для быстроходного катера, показано, что использование АОП с расчетным парамет- ром estim squint позволяет обнаруживать быстро- движущиеся цели даже в случае, когда они не видны в штатном режиме. Важно отметить, что, варьируя значения па- раметра ,proc squint можно подстраивать алгоритм на фильтрацию движущихся целей c заданным значением радиальной составляющей скорос- ти. Это особенно интересно и перспективно при обработке накопленных данных РСА сис- темами с двумя разнонаправленными радарами скошенного бокового обзора, так как позволя- ет не только детектировать быстродвижущие- ся цели, но и восстанавливать с определенной точностью направление и скорость их движе- ния путем анализа серии изображений для ка- ждой из РСА. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Неронский Л.Б., Михайлов В.Ф., Брагин И.В. Микроволновая аппаратура дистанционного зондирования поверхности Земли и атмосферы. Радиолокаторы с синтезированной апертурой антенны. Учебное пособие. СПб.: СПбГУАП, 1999. 220 с. 2. Верба В.С. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. Под ред. В.С. Вербы. Москва: Радиотехника, 2010. 680 с. 3. Ranney R.K. Synthetic aperture imaging radar and moving targets. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. 1971. Vol. 7, Iss. 3. P. 499–505. DOI: 10.1109/TAES.1971.310292. 4. Cumming I.G., Wong F.W. Digital Processing of Synthetic Aperture Radar Data: Algorithms and Implementation. Boston: ArtechHaus, 2005. 625 p. 5. Stringham C., Long D.G. Improved processing of the CASIE SAR data. Geoscience and Remote Sensing Symp. (IGARSS), (Vancouer, Canada, 24–29 July 2011). IEEE, 2011. https://ieeexplore.ieee.org/document/6049325 (Last accessed: 28.10.2019). 6. Raney R.K. Runge H., Bamler R., Cumming I.G., Wong F.H. Precision SAR processing using chirp scaling. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1994. Vol. 32, Iss. 4. P. 786–799. DOI: 10.1109/36.298008. 7. Farina A. STAP for SAR. Military Application of Space-Time Adaptive Processing. Report: ADA415645. 2002. 23 p. URL: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/p014042.pdf (Last accessed: 28.10.2019). 8. D’Addio E., Di Bisceglie M., Bottalico S. Detection of moving objects with airborne SAR. Signal Process. 1994. Vol. 36, Iss. 2. P. 149–162. DOI: 10.1016/0165-1684(94)90204-6. 9. Безвесильный А.А., Безвесильный А.А., Кочетов Б.А. Обнаружение движущихся целей с помощью многовзглядового одноантенного радиолокатора с синтезированной апертурой. Радиофизика и электрон. 2013. Т. 4(18), № 3. С. 37–46. 10. Hélène Oriot. Moving Target Detectionon SAR Images. URL: https://www.sto.nato.int/publications/STO%20Education- al%20Notes/STO-EN-SET-191-2014/EN-SET-191-2014-07.pdf (Last accessed: 28.10.2019). 11. Duersch M.I. Backprojection for Synthetic Aperture Radar. 2013. PhD. Brigham Young University. URL: https://www.mers. byu.edu/docs/thesis/phddiss_duersch.pdf (Last accessed: 28.10.2019). 12. Pettersson M.I. Detection of moving targets in wideband SAR. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. 2004. Vol. 40, Iss. 3. P. 780–796. DOI: 10.1109/TAES.2004.1337454. 13. Yegulalp A.F. Fast backprojection algorithm for synthetic aperture radar. Proc. 1999 IEEE Radar Conf. Radar into the Next Millennium (Waltham, MA, USA, 22–22 April 1999). IEEE, 1999. DOI: 10.1109/NRC.1999.767270. 14. Ulander L.M.H., Hellsten H., Stenstrom G. Synthetic-aperture radar processing using fast factorized back-projection. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. 2003. Vol. 39, Iss. 3. P. 760–776. DOI: 10.1109/TAES.2003.1238734. 48 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 25, No. 1 М.В. Балабан, Ю.В. Гончаренко, В.Н. Горобец, Ф.В. Кивва, А.Л. Коворотный, Г. Фаркухарсон 15. Minardi M.J., Gorham L.A., Zelnio E.G. Ground moving target detection and tracking based on generalized SAR processing and change detection (Invited Paper). Proc. SPIE 5808. Algorithms for Synthetic Aperture Radar Imagery XII (Orlando, Florida, USA, 28 March – 1 April 2005). SPIE. DOI: http://doi.org/10.1117/12.609893. 16. Park J.-W., Kim J.H., Won J.-S. Fast and Effi cient Correction of Ground Moving Targets in a Synthetic Aperture Radar, Single-Look Complex Image. Remote Sens. 2017. Vol. 9, Iss. 9. 926. DOI: 10.3390/rs9090926. 17. Stringham C., Long D.G. GPU Processing for UAS-Based LFM-CW Stripmap РСА. ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 2014. Vol. 80, Iss. 12. P. 1107–1115. DOI: 10.14358/PERS.80.12.1107. 18. Farquharson G., Widjaja D., Jessup A. A miniaturized dual-beam along-track interferometric SAR for nearshore ocean re- mote sensing. IEEE Int. Geosci. Remote Sens. Symp. (IGARSS 2012): proc. (Munich, Germany, 22–27 July 2012). IEEE, 2012. 19. Balaban M., Farquharson G., Goncharenko Y., Gorobets V., Kovorotniy A., Kivva F., Jessup A. Small Boat Detection with Along-Track Interferometric SAR. 2017 IEEE Radar Conf. (RadarConf.) (Seattle, WA, USA, 8–12 May 2017). DOI: 10.1109/RADAR.2017.7944356. Стаття надійшла 02.09.2019 REFERENCE 1. Neronskiy, L.B., Mihailov, V.F., Bragin, I.V., 1999. Microwave equipment for earth and atmosphere remote sensing. Synthesized antenna aperture radar. Saint-Petersburg: Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation (SUAI) Publ. (in Russian). 2. Verba, V.S. ed., Neronskiy, L.B., Osipov, I.G., Turuk, V.E., 2010. Space-borne Earth Surveillance Radar Systems. Moscow: Radiotechnika Publ. (in Russian). 3. Ranney, R.K., 1971. Synthetic aperture imaging radar and moving targets. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., 7(3), pp. 499– 505. DOI: 10.1109/TAES.1971.310292. 4. Cumming, I.G., Wong, F.W., 2005. Digital Processing of Synthetic Aperture Radar Data: Algorithms and Implementation. Boston: ArtechHaus. 5. Stringham, C., Long, D.G., 2011. Improved processing of the CASIE SAR data. In: Geoscience and Remote Sensing Symp. (IGARSS). Vancouer, Canada, 24–29 July 2011. IEEE. Available from: https://ieeexplore.ieee.org/document/6049325 [Accessed 28 Oct. 2019]. 6. Raney, R.K., Runge, H., Bamler, R., Cumming, I.G., Wong, F.H., 1994. Precision SAR processing using chirp scaling. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 32(4), pp. 786–799. DOI: 10.1109/36.298008. 7. Farina, A., 2002. STAP for SAR. In: Military Application of Space-Time Adaptive Processing. Report: ADA415645. [pdf] 23 p. Available from: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/p014042.pdf [Accessed 28 Oct. 2019]. 8. D’Addio E., Di Bisceglie, M., Bottalico, S., 1994. Detection of moving objects with airborne SAR. Signal Process., 36(2), pp. 149–162. DOI: 10.1016/0165-1684(94)90204-6. 9. Bezvesilniy, O.O., Kochetov, B.A., 2013. Detection of moving targets by multi-look single-antenna synthetic aperture radar. Radiophys. Electron., 4(18)(3), pp. 37–46 (inRussian). 10. Hélène, Oriot, 2014. Moving Target Detectionon SAR Images. [pdf] Available from: https://www.sto.nato.int/publications/ STO%20Educational%20Notes/STO-EN-SET-191-2014/EN-SET-191-2014-07.pdf [Accessed 28 Oct. 2019]. 11. Duersch, M.I., 2013. Backprojection for Synthetic Aperture Radar. [pdf] PhD. Brigham Young University. Available from: https://www.mers.byu.edu/docs/thesis/phddiss_duersch.pdf [Accessed 28 Oct. 2019]. 12. Pettersson, M.I., 2004. Detection of moving targets in wideband SAR. IEEE Trans. on Aerospace and Electron.Syst., 40(3), pp. 780–796. DOI: 10.1109/TAES.2004.1337454. 13. Yegulalp, A.F., 1999. Fas t backprojection algorithm for synthetic aperture radar. In: Proc. 1999 IEEE Radar Conf. Radar into the Next Millennium. Waltham, MA, USA, 22–22 April 1999. IEEE, 1999. DOI: 10.1109/NRC.1999.767270. 14. Ulander, L.M., Hellsten, H., Stenstrom, G., 2003. Synthetic-aperture radar processing using fast factorized back-projection. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., 39(3), P. 760–776. DOI: 10.1109/TAES.2003.1238734. 15. Minardi, M.J., Gorham, L.A., Zelnio, E.G., 2005. Ground moving target detection and tracking based on generalized SAR processing and change detection (Invited Paper). In: Proc. SPIE 5808, Algorithms for Synthetic Aperture Radar Imagery XII. Orlando, Florida, USA, 28 March – 1 April 2005. SPIE. DOI: http://doi.org/10.1117/12.609893. 16. Park, J.-W., Kim, J.H., Won, J.-S., 2017. Fast and Effi cient Correction of Ground Moving Targets in a Synthetic Aperture Radar, Single-Look Complex Image. Remote Sens., 9(9), 926. DOI: 10.3390/rs9090926. 17. Stringham, C., Long, D.G., 2014. GPU Processing for UAS-Based LFM-CW Stripmap РСА. ISPRS J. Photogramm. Remote Sens., 80(12), pp. 1107–1115. DOI: 10.14358/PERS.80.12.1107. 18. Farquharson, G., Widjaja, D. and Jessup, A., 2002. A miniaturized dual-beam along-track interferometric SAR for nearshore ocean remote sensing. In: Int. Geosci. Remote Sens. Symp. (IGARSS 2012): proc. Munich, Germany, 22–27 July 2012. IEEE. 19. Balaban, M., Farquharson, G., Goncharenko, Y., Gorobets, V, Kovorotniy, A., Kivva, F., Jessup, A., 2017. Small Boat Detection with Along-Track Interferometric SAR. In: 2017 IEEE Radar Conf. (RadarConf). Seattle, WA, USA, 8–12 May 2017. IEEE. DOI: 10.1109/RADAR.2017.7944356. Received 02.09.2019 ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 25, № 1 49 Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения... M.V. Balaban 1, Y.V. Goncharenko 2, V.M. Gorobets 1, O.L. Kovorotniy 1, F.V. Kivva 1, G. Farquharson 3 1 O.Ya. Usikov IRE of NASU 12, Acad. Proskura St., Kharkov, 61085, Ukraine 2 Microwave Systems Laboratory, Colorado State University, Fort Collins, CO 80523, USA 3 Air-Sea Interaction and Remote Sending Department, Applied Physics Laboratory, University of Washington, Seattle, WA 98105, USA BACK PROJECTION ALGORITHM MODIFICATION FOR HIGHER PROBABILITY OF MOVING TARGET DETECTION IN SAR DATA PROCESSING Subject and Purpose. The paper is concerned with Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging and data processing and seeks to modify the conventional time-domain back projection algorithm (BPA) used for creating a SAR image. The modifi cation consists in the radar squint-angle control at the stage of data processing. Methods and Methodology. Mathematical modeling methods are used. The modeling results are verifi ed by reference to the experimental data. Results. A modifi cation proposed for the back projection algorithm (BPA) enables fast-moving targets to be detected on a stationary image created by synthetic-aperture squint-angle side-looking radar. The back projection algorithm with the squint angle control was experimentally verifi ed by a speedboat example to show that the SAR image has signatures of fast-moving targets which are not observed on the image formed by the classic back projection algorithm. Conclusion. The proposed modifi cation of the back projection algorithm improves the detection probability of fast-moving targets on a SAR image and does it without any complication of the classic back projection algorithm or additional compu- ting time. Key words: synthetic aperture radar, radar image, back projection algorithm, moving target. М.В. Балабан 1, Ю.В. Гончаренко 2, В.М. Горобець 1, Ф.В. Ківва 1, О.Л. Коворотний 1, Г. Фаркухарсон 3 1 Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України 12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна 2 Microwave Systems Laboratory, Colorado State University, Fort Collins, CO 80523, USA 3 Air-Sea Interaction and Remote Sending Department, Applied Physics Laboratory, University of Washington, Seattle, WA 98105, USA МОДИФІКАЦІЯ АЛГОРИТМУ ЗВОРОТНОГО ПРОЄЦІЮВАННЯ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЙМОВІРНОСТІ ВИЯВЛЕННЯ РУХОМИХ ЦІЛЕЙ ПРИ ОБРОБЛЕННІ ДАНИХ РСА Предмет і мета роботи. Статтю присвячено отриманню та обробленню радіолокаційних зображень (РЛЗ) радіолокато- рів із синтезованою апертурою (РСА). Метою роботи є модифікація відомого алгоритму зворотного проєціювання (АЗП) у часовій області, який використовується для створення РЛЗ РСА, шляхом корекції кута огляду радара на етапі обробки. Методи і методологія роботи. Для досягнення поставленої мети використовувалися методи математичного моделю- вання. Результати моделювання порівнювалися з даними експериментальних досліджень. Результати роботи. Запропоновано модифікацію алгоритму зворотного проєціювання, який дозволяє детектувати швидкорухомі цілі на стаціонарному РЛЗ РСА скошеного бічного огляду. На прикладі експериментальних даних, отри- маних для швидкохідного катера, показано, що використання АЗП з корекцією сквінт-кута (squintangle) дозволяє отри- мати РЛЗ із сигнатурами швидкорухомих цілей у випадках, коли вони не видимі на РЛЗ при обробленні даних класич- ним АЗП. Висновок. Запропонована модифікація алгоритму дозволяє підвищити ймовірність детектування швидкорухомих цілей на РЛЗ без ускладнення класичного АЗП і додаткових витрат часу на обчислення. Ключові слова: радіолокатор із синтезованою апертурою, радіолокаційне зображення, алгоритм зворотного проєці- ювання, рухома ціль.

Модификация алгоритма обратного проецирования для повышения вероятности обнаружения движущихся целей при обработке данных РСА

Institution

Ähnliche Einträge