بخشی از مقاله
چکیده
رادارها با پردازش زمان و طیف سیگنال دریافتی، اطلاعاتی از حضور، برد و سرعت هدف در اختیار قرار میدهند. علاوه بر این موارد، در رادار دهانه ترکیبی معکوس، تصویری دوبعدی از هدف ایجاد میشود که به کمک آن میتوان نوع هدف را تشخیص داد. با مقیاس دهی به ابعاد این تصویر، تخمینی از اندازه هدف برحسب متر در دو بعد برد و برد قائم ایجاد میشود که یکی از پارامترهای مهم در شناسایی هدف است. در محاسبه ضریب مقیاس تصویر، نیاز به تخمین سرعت دورانی هدف است.
سرعت دورانی، با معلوم بودن نرخ چیرپ فاز سیگنال بازگشتی از هدف دوار و موقعیت مرکز دوران قابل تخمین زدن است. در این مقاله با بهرهگیری از تکنیک بیان تنک، روشی جدید در تخمین سرعت دورانی از روی فاز سیگنال بازگشتی ارائه شده است. شبیهسازیها نشان میدهد دقت تخمین این روش با کاهش تعداد پالسهای دریافتی از هدف، همچنان ثابت باقی مانده و نسبت به سایر روشها عملکرد بهتری دارد.
کلید واژه: رادار دهانه ترکیبی معکوس- برد قائم- نرخ چیرپ- بیان تنک.
مقدمه
رادار دهانه ترکیبی معکوس نوعی از رادارهای تصویر بردار است که در آن، از اهداف متحرک، تصویری دو بعدی در راستای برد برد قائم2 ساخته میشود. امکان تصویر سازی از فاصله دور و در شرایط مختلف جوی باعث شده تا این تصاویر در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرند . مهمترین کاربرد این تصاویر، تشخیص و شناسایی نوع هدف است. به منظور شناسایی نوع هدف بر اساس تصویر ISAR، لازم است تا ویژگیهای مناسبی از تصویر استخراج شود. از مهمترین ویژگیهای قابل استخراج، شکل و ابعاد هدف است. روشهای مختلفی به منظور افزایش کیفیت شکل تصویر و تخمین دقیق ابعاد هدف از تصویر مطرح شده است.
روشهای مطرح شده در ساخت تصویر ISAR، تصاویری در حوزه زمان تند فرکانس داپلر3 میسازند. لذا برای محاسبه ابعاد هدف از روی تصویر، لازم است تا ابعاد آن از زمان تند فرکانس داپلر، به برد برد قائم تبدیل شود تا واحد ابعاد تصویر به متر مبدل گردد. با ضرب کردن ضریب 2 c در بعد زمان تند تصویر - که در آن c سرعت نور است - ، تغییر مقیاس صورت گرفته و زمان تند، به برد تبدیل میشود و واحد آن از ثانیه به متر مبدل میگردد. برای تبدیل بعد داپلر تصویر به برد قائم، لازم است تا بعد داپلر تصویر، در ضریب مقیاس برد قائم - CRS4 - تصویرسازی به هنگام6 وجود دارد، از آن استفاده میشود.ضرب شود.
برای محاسبه CRS، لازم است تا سرعت چرخشی مهمترین چالشهای این روش، افت دقت آن در SNR های پایین هدف تخمین زده شود. غیر همکارانه بودن5 حرکت هدف و تعداد پالس ارسالی کم، انتخاب برد مناسب و نحوه تخمین طبیعت متغییر با زمان آن، از جمله چالشهایی است که موجب سرعت دورانی از تاریخچه فاز شده است. پیچیدگی تخمین سرعت دورانی میشود. روشهای متعددی در این مقاله، روشی جدید در محاسبه ضریب مقیاس تصویر برای تخمین سرعت دورانی، به منظور مقیاس دهی بردقائم ISAR ارائه میشود که در آن ضریب مقیاس، با استفاده از
تصاویر ISAR مطرح شدهاند. این روشها در دو بخش کلی قابل تاریخچه فاز سیگنال دریافتی محاسبه میشود.
در این روش،تقسیم بندی هستند. در بخش اول، سرعت دورانی هدف به ابتدا تعدادی سبد برد مناسب با استفاده از معیار واریانس پوش کمک تنوع مکانی تعدادی رادار یا استفاده از دادههای حسگر سبد برد انتخاب میشوند و در مرحله بعد، از با استفاده از فاز کمکی مانند رادار رهگیر تعیین میشود. هزینهبر بودن و سبدهای برد7 انتخاب شده، سرعت دورانی هدف با استفاده از عدم دقت در تخمین سرعت دورانی هدف دوار، موجب شده تا در تکنیک بیان تنک - SR8 - تخمین زده میشود.
نتایج نشان عمل از این روش کمتر استفاده شود. در بخش دوم، سرعت میدهد با کاهش تعداد پالسهای دریافتی از هدف، تخمین دورانی به کمک پردازش دادههای جمع آوری شده تخمین زده سرعت دورانی با استفاده از این روش ، در مقایسه با سایر میشود. مجموعه روشهای بیان شده در این بخش، در سه روشهای تخمین سرعت دورانی، دقت بهتر و پایدار تری دارد.
دسته قابل دسته بندی است. در روشهای دسته اول، سرعت لذا امکان استفاده از آن در دادههای دهانه تنک - - SA9 نیز وجود دورانی با استفاده از کیفیت تصویر تشکیل شده تخمین زده دارد. میشود.
مهمترین اشکال این روشها در زیاد بودن حجم در ادامه و در بخش پس از مدلسازی فاز سیگنال دریافتی از محاسبات در تخمین سرعت دورانی است. در روشهای دسته هدف، نحوه محاسبه ضریب مقیاس برد قائم از روی تاریخچه فاز دوم، سرعت دورانی، با استفاده از تطبیق تصویر بین تعدادی از دریافتی بیان میشود. در ادامه این بخش ابتدا تکنیک SR به مجموعه تصاویر متوالی، تخمین زده میشود. روشهای اختصار بیان شده و در بخش 3-2، تخمین سرعت دورانی از این دسته در مقایسه با دسته قبل، حجم محاسبات کمتری دارد سیگنال دریافتی، به صورت یک مسئلهSR مدلسازی میشود.
در اما مهمترین چالش آن، وابستگی به وجود تعدادی تصویر است بخش 3 الگوریتم پیشنهادی جهت تخمین سرعت دورانی بیان، و که در آن، هدف با سرعت ثابت چرخیده باشد. مانوری بودن نتایج آن در بخش 4 نمایش داده شده است. در بخش 5 جمع حرکت هدف یا تغییر شکل تصویر به دلیل دوران و در سایه قرار بندی مطالب، ارائه شده است. گرفتن قسمتی از هدف ، از جمله دلایلی هستند که موجب عدم کارایی این روش در برخی سناریوهای کاری میشوند. در دسته سوم، سرعت دورانی هدف، از تاریخچه فاز سیگنال دریافتی تخمین زده میشود.
مدلسازی سیگنال دریافتی
تصویر ISAR، تصویری دوبعدی از هدف سه بعدی است که نشان دهنده موقعیت پراکنده سازهای آن در صفحه برد داپلر یا صفحه تصویر است. حرکت پایه برای تصویرسازی ISAR و تفکیک پراکنده سازهای هدف در برد قائم، حرکت دورانی با سرعت ثابت است. مطابق شکل 1 با چرخش هدف حول مرکز دوران و با سرعت چرخشی ، پراکنده سازهایی از هدف که در یک برد واقع شدهاند، سرعت خطی متفاوت و در نتیجه فرکانس داپلر متفاوتی پیدا میکنند. لذا میتوان با پردازش داپلر دادههای دریافتی، نقاط موجود در یک برد را از یکدیگر تفکیک کرد و تصویر هدف در برد قائم را تشکیل داد.
در سناریوی واقعی، هدف رفتاری غیر همکارانه دارد و حرکت آن میتواند شامل حرکتهای دورانی و انتقالی باشد. در نتیجه لازم است قبل از پردازش داپلر دادههای دریافتی، تأثیر حرکت انتقالی از دادههای خام حذف شود. این کار توسط روشهای جبران سازی حرکت انجام میگیرد. پس از جبران سازی داده دریافتی و با اعمال تبدیل فوریه به دادههای واقع در یک برد، اهداف در فرکانس داپلر از یکدیگر تفکیک میشوند.
با توجه به رابطه فوق، رابطه فرکانس داپلر و موقعیت برد قائم هدف برابر است با: همانطور که از رابطه فوق پیداست برای تبدیل بعد داپلر تصویر به برد قائم، لازم است تا سرعت چرخشی هدف تخمین زده شود. با توجه به رابطه ، سیگنال دریافتی در هر برد، مجموعی از سیگنالهای چیرپ با نرخ چیرپ ثابت است. ارتباط نرخ چیرپ این سیگنالها و سرعت دورانی هدف در رابطه - 4 - نشان داده شده است. با توجه به این رابطه میتوان با تخمین نرخ چیرپ، سرعت دورانی هدف را تعیین کرد.نکتهای که در رابطه فوق وجود دارد آن است که xk موقعیت پراکنده ساز نسبت به مرکز دوران است. از آنجایی که موقعیت مرکز دوران نامعلوم است، تخمین سرعت دورانی از یک پروفایل برد ممکن نیست.
