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Dokumentenidentifikation DE60220062T2 10.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0001410066
Titel SYSTEM UND VERFAHREN ZUR VERARBEITUNG VON SQUINT-ABGEBILDETEN SAR-DATEN
Anmelder Raytheon Company, Waltham, Mass., US
Erfinder JIN, Michael Y., Pasadena, CA 91107, US;
LAWRENCE, Michael E., San Pedro, CA 90732, US
Vertreter Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising
DE-Aktenzeichen 60220062
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 11.06.2002
EP-Aktenzeichen 027464908
WO-Anmeldetag 11.06.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/US02/18376
WO-Veröffentlichungsnummer 2002101409
WO-Veröffentlichungsdatum 19.12.2002
EP-Offenlegungsdatum 21.04.2004
EP date of grant 09.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse G01S 13/90(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft Radartechnik. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Systeme und Verfahren für Signale eines Radars mit künstlicher bzw. synthetischer Apertur.

Beschreibung des Stands der Technik:

Radarsysteme werden für eine Vielzahl von Anwendungen benutzt. Für bestimmte Anwendungen werden dabei bestimmte Radararten bevorzugt. Beispielsweise wird für zahlreiche Flugzeug- und Satellitenanwendungen ein Radar mit synthetischer Apertur (SAR) häufig verwendet. Ein Radar mit synthetischer Apertur nimmt Ziele auf dem Boden aus der Luft auf (siehe „Radar" Microsoft® Encarta® Encyclopedia 2000). Ein SAR-System verwendet die Bewegung des Flugzeugs oder Satelliten, das es trägt, um die Antenne größer erscheinen zu lassen, als sie tatsächlich ist. Die Fähigkeit eines Radars zwischen zwei nahe zueinander gelegenen Objekten zu unterscheiden, hängt von der Breite des Strahls ab, den die Antenne aussendet. Je schmaler der Strahl ist, desto besser ist die Auflösung. Ein eng begrenzter Strahl erfordert eine große Antenne. Ein SAR-System ist auf eine relativ kleine Antenne mit einem breiten Strahl beschränkt, da es in ein Flugzeug oder einen Satelliten passen muss. SAR-Systeme werden als synthetische Apertur bezeichnet, da die Antenne größer erscheint als sie tatsächlich ist. Dies beruht auf der Bewegung des Flugzeugs oder des Satelliten, der es dem SAR-System ermöglicht, wiederholt Messungen aus unterschiedlichen Positionen vorzunehmen. Ein an Bord oder am Boden platzierter Prozessor verarbeitet diese Signale derart, dass es so erscheint, als kämen sie von einer großen stationären Antenne anstelle von einer kleinen sich bewegenden. Dies ist das Prinzip mit welchem ein SAR eine feine bzw. hohe Auflösung im along-track (d. h. in Bewegungsrichtung) erzielt. Um diese hohe Auflösung auch im cross-track (d. h. in Querrichtung zur Bewegung) zu erzielen, wird gewöhnlicherweise eine Impulskompressionstechnik verwendet. Diese Technik ermöglicht ein hohes Signal zu Rauschverhältnis durch Senden von langen breitbandigen Impulsen und erzielt eine hohe Range-Auflösung durch Impulskompression, um die langen Impulse effektiv in kleinere Impulse umzuwandeln.

Die Auflösung eines Radars mit synthetischer Apertur kann so hoch sein, dass man einzelne Objekte, die so klein wie Autos sind, ausmachen kann. Üblicherweise fliegt ein Flugzeug oder ein Satellit, das mit SAR ausgestattet ist, an dem Zielobjekt vorbei. Bei dem Radar mit inverser synthetischer Apertur bewegt sich das Ziel an der Radarantenne vorbei.

SAR-Abbildung wird typischerweise über einen Winkel von 90° relativ zu dem Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs durchgeführt. Ein Winkel von mehr oder weniger als 90° wird als „Schielwinkel" (squint angle) bezeichnet. Ein SAR-Abbilden mit einem Schielwinkel ist oftmals notwendig, um eine Flugwegbeschränkung bei einem luftgestützten SAR oder einem weltraumstationierten orbitbeschränkten SAR zu überwinden. Die Verarbeitung von SAR-Daten, die unter einem Schielwinkel gesammelt worden sind, ist aufgrund der ständig wechselnden Abstände zwischen dem Radar und dem Bodenziel eine herausfordernde Aufgabe. Dieser sog. "range walk"-Effekt verzerrt die linienförmige Azimut-Antwort der Ziele bezüglich der Bewegungsrichtung (alongtrack).

Vor zwei Dekaden waren die mit dem Verarbeiten dieser Daten verbundenen Hauptprobleme die Kosten eines großen Speicher, der zum Speichern der zweidimensionalen Zwischendaten erforderlich war und die verschlechterte Impulsantwort aufgrund des Mangels an Verarbeitungsalgorithmen, die für eine schielende Abbildung entworfen worden sind. In den letzten Jahren haben sich die Speicherkosten jedoch dramatisch verringert und es sind hochqualitative Verarbeitungsalgorithmen vorgeschlagen worden. Frühere Ansätze zum Verarbeiten von schielend-erzielten bzw. Squint-Mode-SAR-Daten enthielten den (1) Polarformat-Algorithmus, (2) Range-Doppler-Algorithmus (RDA) und RDA mit sekundärer Range-Kompression, (3) Range-Migrations-Algorithmus (RMA) und (4) Chirp-skalierender Algorithmus (CSA).

Unglücklicherweise sind viele Nachteile mit diesen früheren Ansätzen verbunden. Beispielsweise enthalten die Nachteile, die mit dem Polarformat-Algorithmus bei der schielenden Verarbeitung verbunden sind, (1) eine Diskontinuität der Pixelamplitude und der Phase unter den Abbildungs-Subpatches und (2) eine erhebliche Komplexität, die mit dem Subpatch-Ansatz verbunden ist. Ferner kann der Range-Doppler-Algorithmus mit sekundärer Range-Kompression Squint-Mode Daten bis zu einer bestimmten Winkelgrenze handhaben. Nach dieser Grenze ist jedoch die Leistungsfähigkeit seiner Impulsantwort stark verringert.

Bei den RMA- und CSA-Ansätzen beinhaltet die Azimut-Kompression zweidimensionale Fast-Fourier-Transformationen (FFT). Um eine optimale Effizienz zu erzielen, ist die Range-Kompression üblicherweise mit einer Azimut-Kompression integriert. Dies macht es sehr schwierig, andere Prozesse, einschließlich Autofokus, Impulsantwortgewichtung und radiometrischer Kompensation effizient in die Verarbeitungskette zu integrieren.

Kurz gesagt haben sich diese Algorithmen als schwierig zum Optimieren bezüglich der Effizienz auf die gesamte Verarbeitungskette einschließlich der Autofokusverarbeitung, der Impulsantwortgewichtung, der Koordinatenrotation und radiometrischer Kompensation erwiesen. Außerdem sind aufgrund der Komplexität dieser Algorithmen die mit der Softwareentwicklung und -pflege verbundenen Kosten relativ hoch.

Ein Artikel „Algorithms for X-SAR Processing" von Richard Bamler, Helko Breit, Ulrich Steinbrecher, Dieter Just, veröffentlicht in Proceedings of the IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 18. bis 21. August 1993, Tokyo, Japan, Seiten 1589 bis 1592, XP000467670 (im folgenden „der Bamler-Artikel") lehrt Algorithmen für die X-SAR-Verarbeitung. Der Bamler-Artikel lehrt eine Range-Kompression der X-SAR-Daten, eine radiometrische Korrektur, Azimut-FFT, Range-Migrationskorrektur, Azimut-Filterung und Azimut-inverse FFT. Der Bamler-Artikel befasst sich jedoch nicht mit dem schielenden Abbilden (Squint Mapping) und lehrt insbesondere kein Entzerren (Deskewing) der Daten oder eine effektive Frequenzrückabbildung der Daten.

Daher besteht auf diesem Gebiet weiterhin ein Bedürfnis nach einem verbesserten System oder Verfahren zum Verarbeiten von Daten eines schielend-abbildenden Radars mit synthetischer Apertur.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Dem Bedürfnis auf diesem Gebiet wird durch dem System und dem Verfahren zum Verarbeiten von Daten eines schielend abbildenden Radars mit synthetischer Apertur der vorliegenden Erfindung Rechnung getragen. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Schritte des Anspruchs 3 auf.

Nach dem Datenentzerrungsvorgang erscheint es, als könne man eine Azimut-Kompression in der Azimut-Dimension unter Verwendung eines Range-Doppler-Algorithmus durchführen. Jedoch sind Ziele, die in dem gleichen Range-Trichter bzw. Kegel liegen, aber unterschiedliche Azimutwinkel aufweisen, mit verschiedenen Fokussierungsparametern assoziiert. Daher ist eine einzige Azimut-Referenzfunktion nicht in der Lage alle Ziele in dem gleichen Range-Trichter zu fokussieren. In Übereinstimmung mit den vorliegenden Lehren wird dieses Problem durch Durchführen eines Frequenzrückabbildungsprozesses für die Azimut-Spektren nach der Range-Migrationsinterpolation und einem Azimutreferenzmultiplikationsvorgang gelöst. Dies entfernt den quadratischen Phasenterm, der mit jedem Ziel assoziiert ist, derart, dass nach einer inversen Azimut-FFT fokussierte Impulse erzielt werden.

Für einige SAR-Systeme, bei denen der Fokussierungsparameterunterschied in einem Range-Kegel derart signifikant ist, dass eine einzige Range-Migrationskurve nicht alle Ziele approximieren kann, würde eine leichte Verschlechterung bei den schlussendlichen Impulsantworten auftreten. In Übereinstimmung mit den vorliegenden Lehren, kann ein veränderlicher Raumfilter mit einem kleinen zweidimensionalen Raum-Kemal zusätzlich vorgesehen werden, um eine Nach-Impuls-Kompression vorzusehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm, welches die Squint-Mode-Abbildungsgeometrie eines herkömmlichen Radars mit synthetischer Apertur in einer schiefen Ebene darstellt.

2a ist ein Diagramm, das schiefe Querrichtungs- bzw. Range-Historien für das Ziel zwei über einer synthetischen Apertur darstellt.

2b ist ein Diagramm, das schiefe Range-Historien für das Ziel drei über einer synthetischen Apertur darstellt.

3 ist ein Diagramm, das eine Plattform für eine Rohdatenentzerrung in Übereinstimmung mit herkömmlichen Lehren darstellt.

4 ist ein Diagramm, das ein System zum Verarbeiten der SquintModeSAR-Daten in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt.

4(a) ist ein Graph, der den Ausgang bzw. die Ausgabe der Range-Kompressionsroutine des Systems zum Verarbeiten der SquintModeSAR-Daten in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt.

4(b) ist ein Graph, der den Ausgang bzw. die Ausgabe der Datenentzerrungsroutine des Systems zum Verarbeiten von SquintModeSAR-Daten in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt.

4(c) ist ein Graph, der den Ausgang bzw. die Ausgabe der Azimut-FFT-Berechung des Systems zum Verarbeiten von Squint-ModeSAR-Daten in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt.

4(d) ist ein Graph, der den Ausgang bzw. die Ausgabe der Range-Migrationsinterpolationsberechnung des Systems zum Verarbeiten von SquintModeSAR-Daten in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt.

4(e) ist ein Graph, der den Ausgang bzw. die Ausgabe der Azimut-Referenzmultiplikationsberechung des Systems zum Verarbeiten von SquintModeSAR-Daten in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt.

4(f) ist ein Graph, der den Ausgang bzw. die Ausgabe der Frequenzrückabbildungsberechnung des Systems zum Verarbeiten von SquintModeSAR-Daten in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt.

4(g) ist ein Graph, der den Ausgang bzw. die Ausgabe der Azimut-inversen-FFT-Berechnung des Systems zum Verarbeiten von SquintModeSAR-Daten in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Anschauliche Ausführungsformen und beispielhafte Anwendungen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, um die vorteilhaften Lehren der vorliegenden Erfindung zu offenbaren.

Obgleich die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf die anschaulichen Ausführungsformen für bestimmte Anwendungen beschrieben wird, ist dies nicht so zu verstehen, dass die Erfindung darauf beschränkt sei. Der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet, der Zugriff auf die hierin vorgesehenen Lehren hat, wird zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen erkennen, die innerhalb des Umfangs davon liegen, und zusätzliche Gebiete, in welchen die vorliegende Erfindung von erheblicher Nützlichkeit sein wird.

Der ursprüngliche Range-Doppler-Algorithmus wurde durch Koordinaten, die Range, Slow Time und Doppler enthielten, formuliert. In Überstimmung mit dem erweiterten Range-Dopplerverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden Koordinaten formuliert, die Range (r), die along-track-Koordinate (x), die Azimut-Koordinate (x') und den dazu entsprechenden Frequenzraum kr, kx, und kx' enthalten.

1 ist ein Diagramm, welches die SquintModeAbbildungsgeometrie eines herkömmlichen Radars mit synthetischer Apertur in der schiefen Ebene darstellt. Der Schielwinkel ist &thgr;s. In der Radarausleuchtfläche befinden sich drei punktartige Ziele 1, 2 und 3 innerhalb der gleichen Linie senkrecht zu der Sichtlinienrichtung zwischen dem Radar und dem Mittelpunkt der Ausleuchtfläche. Die Ziele 1 und 3 befinden sich am Rand der Ausleuchtfläche, der mit &Dgr;x definiert ist.

Die Range-Historie des Ziels 2 kann durch folgende Gleichung angegeben werden

Deren Taylor-Entwicklung lautet:

Die numerische Analyse offenbart, dass die Terme mit höherer Ordnung verglichen zu der Wellenlänge sehr klein sind.

2a und 2b sind Diagramme, welche die schiefen Range-Historien für die Ziele 2 und 3 über eine synthetische Apertur darstellen. Die schiefen Range-Historien für das Ziel 1 und 3 über ihre eigene synthetische Apertur ist wie folgt gegeben:

wobei R1 = R2 + &Dgr;x/2·tan&thgr;s und R3 = R2 – &Dgr;x/2·tan&thgr;s.

Die Punkt-Ziel-Antwort des Ziels 2 in der Range-komprimierten Form kann als S2(r, x) = sinc(r – rd(x))·exp{j&thgr;2(x)}(4) angegeben werden, wobei rd(x) = r2(x) – r0 und &thgr;2(x) = – 4&pgr;&lgr; ·r2(x) ist. r0 ist die neue Range-Referenz in den gesammelten Daten, um eine große Range-Messabweichung aufgrund der Abbildungsentfernung zu beseitigen.

Bei der Gleichung (4) ist diese Antwort ein scharfer Impuls entlang der Range-Abmessung mit Impulsantworten, die einer SINC-Funktion folgen. Dies basiert auf der Annahme, dass keine Range-Impulsgewichtung angewendet wird. In der x-Dimension ist es eine leicht gekrümmte Linie. Die Form der Line folgt rd(x). Entlang dieser gekrümmten Linie ist S2(r, x) näherungsweise ein lineares FM-Signal, abgesehen von einem kleinen Term dritter Ordnung (siehe Gleichung (2)).

Datenentzerrung (Koordinatentransformation)

Bei der SquintModeSAR-Verarbeitung wird die Range-Kompression zuerst für die Rohdaten durchgeführt.

In Übereinstimmung mit den vorliegenden Lehren, wird die Datenentzerrung nach der Range-Kompression durchgeführt. Dies beseitigt den linearen Teil der Range-Migration derart, dass die Punkt-Ziel-Antwort ähnlich zu der eines Breitseitenfalles (broadside case) ist. Der Vorteil liegt darin, dass das Spektrum der Punkt-Ziel-Antwort dem in der ursprünglichen Range-Dopplerformel folgen kann. Die Entzerrung (Deskewing) enthält eine Range-Translation und eine Azimut-Entfernungsskalierung. Diese Koordinatentransformation kann als eine Veränderung des Flugwegs von x nach x' aufgefasst werden, wie in 3 gezeigt.

3 ist ein Diagramm, das eine Plattform zum Rohdatenentzerren in Übereinstimmung mit herkömmlichen Lehren darstellt. Die neuen Koordinaten sind durch x' = x·cos&thgr; r' = r + x·sin&thgr;s(5) angegeben.

Bei diesem neuen Koordinatensystem ist die Punkt-Ziel-Antwort des Ziels 2 in der Range-komprimierten Form angegeben durch S2(r', x') = sinc(r' – r'd(x'))·exp{j&thgr;2(x')}(6) wobei

und

Die Gleichung (7) zeigt, dass die Punkt-Ziel-Antwort nach der Entzerrung einem Range-Migrationspfad folgt, wobei hauptsächlich der Term zweiter Ordnung ähnlich zu dem im Quer- bzw. Breitseitenfall ist. Es ist zu beachten, dass ein kleiner Term dritter Ordnung in der Range-Migration r'd(x') enthalten ist. In ähnlicher Weise wird der Phasenterm in Gleichung (8) ebenso durch den Term zweiter Ordnung mit einem kleineren Term dritter Ordnung dominiert.

Azimut-Spektrum der Punkt-Ziel-Antwort

Der Range-Doppler-Algorithmus beruht auf der Formel für das Azimut-Spektrum der Punkt-Ziel-Antwort. Dies ist die Fourier-Transformierte der Punkt-Ziel-Antwort in ausschließlich der Azimutrichtung. Das Azimut-Spektrum sollte folgende Form aufweisen Ŝ2(r', kx') = sinc(r' – r^d(kx'))·exp{j&psgr;2(kx')}(9)

Um die Ausdrücke für r^ d(kx') und &psgr;2(kx') abzuleiten, benötigt man zuerst die Fourier-Transformierte von exp{j&psgr;2(kx')}, d. h.: F(exp{j&thgr;2(x')}) = ∫exp{j&thgr;2(x')}·exp{–kx'·x'}·dx' = exp{j&psgr;2(kx')}(10)

Vereinfacht für &thgr;2(x'):

Gemäß dem Prinzip stationärer Phasen wird das Ergebnis von Gleichung (10) durch Einfügen des Werts für den stationären Phasenpunkt in &thgr;2(x') – kx'·x' erzielt. Der stationäre Phasenpunkt kann abgleitet werden von

Die Lösung der Gleichung (12) ist

Daher kann &psgr;2(kx') in Gleichung (10) ausgedrückt werden als

Der Range-Migrationspfad für Gleichung (9) ist dadurch gegeben als

Ist das Azimut-Spektrum für ein Punkt-Ziel gegeben, kann man die Entzerrungsdaten unter Verwendung des Range-Dopplerverarbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung verarbeiten.

4 ist ein Diagramm, das ein System zum Verarbeiten von SquintModeSAR-Daten in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in dem Blockdiagramm in 4 gezeigt, führt das Range-Dopplerverarbeitungssystem 10 eine Azimut-FFT, eine Range-Migrationsinterpolation, eine Azimut-Referenzmultiplikation und eine inverse Azimut-FFT durch. Für Fachleute ist offensichtlich, dass bei dem besten Ausführungsmodus das System, das in 1 dargestellt ist, als Software für einen Mikroprozessor implementiert wird. SAR-Rohdaten, die von einer Antenne und einem Empfänger mit einem Analog/Digital-Wandler (nicht gezeigt) eines Radars mit synthetischer Apertur zugeführt werden, werden für eine Range-Kompressionsroutine 12 vorgesehen. 4(a) stellt die Ausgabe der Range-Kompressionsroutine dar. Als nächstes wird der Datenentzerrungsvorgang durch Routine 14 durchgeführt. 4(b) zeigt die Ausgabe der Datenentzerrungsroutine 14. Die entzerrten Daten werden einer Fast-Fourier-Transformation in Azimutrichtung durch Routine 16 unterworfen. 4(c) stellt die Ausgabe des Azimut-FFT-Vorgangs dar. Als nächstes wird die Range-Migrationsinterpolation durch Routine 18 durchgeführt. Die Ausgabe dieser Routine wird in 4(d) gezeigt. Diese Daten werden mit einem Azimut-Referenzwert in Routine 20 multipliziert. 4(e) zeigt die Ausgabe in dieser Routine.

Bei den SquintModeDaten variiert der Fokussierungsparameter mit der Azimutposition, und daher ist eine weitere Verarbeitung vor der inversen Azimut-FFT erforderlich. Diese Verarbeitung wird als kx'-zu-kx''-Interpolation bezeichnet. Im Folgenden werden die Form der Azimut-Referenzfunktion und der kx'-zu-kx''-Interpolation beschrieben.

In Übereinstimmung mit den vorliegenden Lehren wird die Ausgabe bzw. das Ausgangssignal der Azimut-Referenzmultiplikationsroutine von kx' nach kx'' interpoliert. 4(f) zeigt die Ausgabe dieser Interpolation. Als nächstes wird eine inverse Azimut-FFT-Berechnung mittels der Routine 24 durchgeführt. 4(g) zeigt die Ausgabe der inversen FFT-Transformation.

Der Betrieb des Systems 10 wird im Folgenden eingehender beschrieben.

Azimut-Referenzfunktion

Bei der Azimutkompression entfernt die Azimut-Referenzfunktion die Phasenabweichung in dem Spektrum der Punkt-Ziel-Antwort. Dies wird dadurch erzielt, dass man einfach die Phase der Azimut-Referenzfunktion zum Negativen der Zielphase ausschließlich ihres konstanten Term werden lässt. Somit ergibt sich:

Frequenzrückabbildung (kx'-zu-kx''-Interpolation)

Ausschließlich des konstanten Terms lässt sich die Phase des Spektrums der drei Punkt-Ziele, die in 1 gezeigt sind, angeben als:

Nachdem die Azimut-Referenzfunktion mit diesen Antworten multipliziert worden ist, wird der Phasenterm der dritten Ordnung für alle Ziele vernachlässigbar klein. Dies gilt jedoch nicht für den Term zweiter Ordnung. Die Phase der Spektren der drei Punkt-Ziele kann man mit folgenden Gleichungen approximieren: &Dgr;&psgr;2(kx') = &psgr;2(kx') + &psgr;ref(kx') ≅ 0 (16a)

Für &thgr;s = 0 ergibt sich für diese Phasen:

Die inverse Fourier-Transformationsberechnung, die durch die Routine 24 durchgeführt wird, führt zu drei Punktzielen, die bei

angeordnet sind.

In Übereinstimmung mit den vorliegenden Lehren, wird der quadratische Phasenterm in Gleichung (16) durch das Verändern der Koordinate kx' in die neue Frequenzkoordinate kx'', die definiert ist durch

beseitigt. Für die Transformation von kx' zu kx'' muss man die Lösung für kx' bei vorgegebenen kx'' linden. Diese Lösung ist einfach:

2D-Raumfilter

Bei der Range-Migrationsinterpolation folgt die Range-Migrationskurve der des Ziels, das auf dem Mittelstrahl angeordnet ist. Daher entsteht eine gewisse Abweichung zwischen dieser Kurve und der der Ziele, die an dem Rand des Strahls angeordnet sind. Bei den meisten SAR-System ist diese Abweichung sehr gering und führt daher zu einer kaum wahrnehmbaren Verschlechterung der schlussendlichen Impulsantwort. Bei einigen anderen SAR-Systemen kann dies jedoch eine merkliche Verschlechterung in der schlussendlichen Impulsantwort bewirken. In diesen Fällen könnte ein 2D-Raumfilter 26, das in 5 gezeigt ist, zur Korrektur für diese Verschlechterung hinzugefügt werden. Die Range-Migrationskurve, die bei der Range-Migrationsinterpolation ausgewählt worden ist, folgt den Termen höherer Ordnung der Gleichung (7), d. h.:

wobei R2 der schiefe Range des Ziels an dem Strahlzentrum ist.

Für Ziele, die von dem Strahlmittelpunkt entfernt liegen, muss der geneigte Range von R2 abweichen. Betrachtet man ein Ziel mit einem Azimut-Abstand von dx von dem Strahlmittelpunkt, so ergibt sich für den schiefen Range R = R2 + dx·tan&thgr;s. Daher ergibt sich die Range-Migrationskurve als:

Bei der zweidimensionalen Raumfrequenz führt die Abweichung bei der Range-Migrationskurve zu einer nicht kompensierten Phase von

Der Kern des 2D-Raumfilters ergibt sich daher als die inverse Fourier-Transformierte von exp{&Dgr;&psgr;(kx', kr), d. h.: h(x, r) = FFT2D–1{exp{&Dgr;&psgr;(kx', kr)}}(22)

5(b) stellt den Ausgang des 2D-Raumfilters 26 dar.

Somit wurde die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf eine besondere Ausführungsform für eine besondere Anwendung beschrieben. Der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet, der Zugriff auf diese Lehren hat, wird jedoch erkennen, dass zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen im Umfang dieser Lehren liegen.

Es ist daher beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche alle erdenklichen Anwendungen, Modifikationen und Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung abdecken.


Anspruch[de]
System zum Verarbeiten von Daten eines Radars mit schielend-abbildender synthetischer Apertur, das aufweist:

erste Mittel (12) zum Ausführen einer Range-Kompression der Daten;

zweite Mittel (14) zum Entzerren der Daten durch Ausführen einer Koordinatentransformation bezüglich der Daten;

dritte Mittel (16) zum Ausführen einer Azimuth-Fourier-Transformation bezüglich der transformierten Daten;

vierte Mittel (18) zum Vorsehen einer Range-Migrations-Interpolation der transformierten Daten;

fünfte Mittel (20) zum Entfernen von Phasenänderungen in den Range-interpolierten, transformierten Daten;

sechste Mittel (22) zum Ausführen einer Frequenzrückabbildung der von der Phasenänderung bereinigten Range-interpolierten Daten;

siebte Mittel (24) zum Durchführen einer inversen Azimuth-Fourier-Transformation bezüglich der rückabgebildeten Frequenzdaten.
Erfindung gemäß Anspruch 1, wie ferner ein zweidimensionales Raumfilter (26) enthält, das mit dem Ausgang der siebten Mittel gekoppelt ist. Verfahren zum Verarbeiten von Daten eines Radars mit schielend-abbildender synthetischer Apertur, das folgende Schritte aufweist:

Ausführen einer Range-Kompression der Daten;

Entzerren der Daten durch Ausführen einer Koordinatentransformation bezüglich der Daten;

Durchführen einer Azimuth-Fourier-Transformation bezüglich der entzerrten Daten;

Vorsehen einer Range-Migration-Interpolation für die transformierten Daten;

Entfernen von Phasenänderungen in den Range-interpolierten Daten;

Ausführen einer Frequenzrückabbildung der von der Phasenänderung bereinigten Range-interpolierten Daten; und

Durchführen einer inversen Azimuth-Fourier-Transformation bezüglich der rückabgebildeten Frequenzdaten.
Erfindung gemäß Anspruch 3, das ferner den Schritt des Durchführens eines zweidimensionalen Raumfilters auf die inversen transformierten Daten aufweist.






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