ترکیب الگوریتم‌ برد- داپلر با روش خودکانونی گرادیان فاز برای تشکیل تصویر مناسب در SAR با حرکت پرتابه‌ای

کازرونی, مرتضی; خدایی تهرانی, رضا

ترکیب الگوریتم‌ برد- داپلر با روش خودکانونی گرادیان فاز برای تشکیل تصویر مناسب در SAR با حرکت پرتابه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ صنعتی مالک اشترتهران

² صنعتی مالک اشتر تهران

چکیده

یکی از دغدغه‌های اساسی در الگوریتم‌های پردازشی مورداستفاده در رادار روزنه مصنوعی SAR با حرکت پرتابه‌ای، جبران‌سازی کلیه خطاهای فازی موجود در داده بازگشتی از هدف، برای دست‌یابی به یک تصویر واضح و بدون ابهام می‌باشد. در این مقاله با توجه به ویژگی‌های حرکتی رادار روزنه مصنوعی SAR با حرکت پرتابه‌ای، با به‌کارگیری الگوریتم برد- داپلر و روش خودکانونی گرادیان فاز به اخذ تصویر در یک رادار روزنه مصنوعی با حرکت پرتابه‌ای پرداخته می‌شود؛ این فرایند، ترکیبی از الگوریتم پردازشی برد- داپلر و روش خودکانونی گرادیان فاز می‌باشد. ویژگی بارز این روش پردازشی آن است که برای جبران‌سازی حرکتی، اصلاح حرکت برد و کاهش انواع خطاهای فاز موجود، نیازی به اطلاعات حاصل از سامانه‌های ناوبری نداشته و خود الگوریتم قادر به تخمین شتاب و سرعت حرکت سکوی راداری بوده و خطای فاز موجود در داده بازگشتی را به سمت صفر میل می‌دهد. از نوآوری‌های صورت گرفته در این مقاله می‌توان به اصلاح و بهبود عملکرد روش خودکانونی گرادیان فاز اشاره نمود. بهبود و اصلاح صورت گرفته؛ مربوط به مرحله‌ انتخاب پراکنده‌ساز‌های پرقدرت در این روش بوده که در این مقاله برای اولین‌بار، انتخاب پراکنده‌ساز‌های پرقدرت در الگوریتم خودکانونی گرادیان فاز به کمک عملگر همبستگی انجام‌گرفته و بدین ترتیب امکان اخذ تصویر از یک صحنه گسترده (هدف گسترده) فراهم‌ شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Combination of RDA with PGA Method to Appropriate Image Formation on SAR with Ballistic Motion

نویسندگان [English]

Mortaza Kazerooni ¹
Reza Khodaei Tehrani ²

چکیده [English]

One of the main concerns of processing algorithms used in synthetic aperture radar (SAR) with
a ballistic motion is the compensation of all phase errors in the data received from the target to
achieve a clear picture of the target. In this article, by using Range Doppler Algorithm and
Phase-Gradient Auto focus algorithm, imagery in one SAR with a ballistic motion is considered
according to the geometry of SAR with a ballistic motion. This process is a combination of
Range-Doppler processing algorithm and phase-gradient auto focus algorithm. The significant
characteristic of this method is that it does not need to collect information from navigation
systems for motion compensation and any kind of phase error decreasing. Furthermore , this
algorithm can estimate speed and acceleration of SAR motion, and, thus, the phase error existing
in received data will be tending to zero. The innovation made in this article is to improve phasegradient auto focus Algorithm in choosing the prominent scatterrer stage by the correlation
operator. Recent characteristic provides the possibility of imagery from a wide scene from the
target.

کلیدواژه‌ها [English]

Range Doppler Algorithm
Phase-Gradient Auto Focus Algorithm
Ballistic SAR

مراجع

]1] I. G. Cumming and F. H.-C. Wong, âDigital Processing of Synthetic Aperture Radar Data: Algorithms and Implementation,â Artech House, 2005.
]2] J. C. Curlander and R. N. McDonough, âSynthetic Aperture Radar,â John Wiley & Sons, 1991.
]3] C. V. Jakowatz, D. E. Wahl, P. H. Eichel, D. C. Ghiglia, and P. A. Thompson, âSpotlight-Mode Synthetic Aperture Radar: a Signal Processing Approach,â Kluwer Academic Publishers Norwell, MA, 1996.
]4] P. Zhou, Y. Xu , Y. Li, and M. Xing, âDesign of the Simulation and Assessment Software of Missile-Borne SAR Imaging System,â International Conference on Multimedia Technology (ICMT), IEEE, 2010.
]5] Z. Liu and Y. Lv, âResearch on Imaging Algorithm for Diving Missile-Borne SAR Based on a Curve Trajectory,â International Conference on Computational Problem-Solving (ICCP), pp. 255-259, 2012.
]6] W. Zhen, H. Xiaodong, and T. Bin, âImaging Algorithm of Missile-borne SAR in Diving and Squint Mode,â Journal of Data Acquisition & Processing, vol. 4, pp. 328-332, 2013.
]7] Y. Liu, M. Xing, G. Sun, X. Lv, Z. Bao, W. Hong, and Y. Wu, âEcho Model Analyses and Imaging Algorithm for High-Resolution SAR on High-Speed Platform,â IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 50, no. 3, pp. 933-950, 2012.
]8] X. Huaying, Z. Hongzhong, and F. Qiang, âTaylor Expansion and Its Application in Missile-Borne SAR Imaging,â 2nd Asian-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar (APSAR), pp. 426-430, 2009.
]9] M. A. Richards, âFundamentals of Radar Signal Processing,â Tata McGraw-Hill Education, 2005.
]10] D. C. Griffith, âPhase Error Compensation Technique for Improved Synthetic Aperture Radar Performance,â Johns Hopkins APL Technical Digest, vol. 18, no. 3, pp. 358-364, 1997.
]11] K. V. Chet, T. S. Lim, and H. T. Chuah, âA Comparison of Autofocus Algorithms for SAR Imagery,â Proc. of the Progress In Electromagnetics Research Symp. (PIERS) pp. 16-19, 2005.
]12] A. W. Doerry, âAutofocus Correction of Excessive Migration in Synthetic Aperture Radar Images,â United States, Department of Energy, 2004.
]13] D. Blacknell and S. Quegan, âSAR Motion Compensation Using Autofocus,â International Journal of Remote Sensing, vol. 12, no. 2, pp. 253-275, 1991.
]14] P. Samczynski and K. Krzysztof, âConcept of the Coherent Autofocus Map-Drift Technique,â IEEE International Radar Symposium )IRS), 2006.
]15] D. Blacknell, A. Blake, C .Oliver, and R. White, âA Comparison of SAR Multilook Registration and Contrast Optimisation Autofocus Algorithms Applied to Real SAR Data,â International Conference Radar, pp. 363-366, 1992.
]16] C. A. Snarski, âRank one Phase Error Estimation for Range-Doppler Imaging,â IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 32, no. 2, pp. 676-688, 1996.
]17] D. Wahl, P. Eichel, D. Ghiglia, and C. Jakowatz Jr, âPhase Gradient Autofocus-a Robust Tool for High Resolution SAR Phase Correction,â IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 30, no. 3, pp. 827-835, 1994.
]18] T. Qinyan and Y. Song, âAn Auto-Focus Algorithm for Missile-Borne SAR,â IEEE Microwave Conference, China-Japan Joint, pp. 253-257, 2008.
]19] X. Mao, D. Zhu, and Z. Zhu, âAutofocus Correction of Azimuth Phase Error and Residual Range Cell Migration in Spotlight SAR Polar Format Imagery,â IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 49, issue 4, pp. 2693-2706, 2013.
]20] F. Tuo, M. Gao, and Y. He, âAn Improved Scatter Selection Method for Phase Gradient Autofocus Algorithm in SAR/ISAR Autofocus,â Proceedings of the IEEE International Conference on Neural Networks and Signal Processing, pp. 1054-1057, 2003.
]21] M. Nouri Parkestani, M. Kazerooni, H. Heidar, âThe Range Doppler Algorithm for Synthetic Aperture Radar moving on a Ballistic Trajectory,â Journal of Radar, vol. 2, no. 3, pp. 37â48, 2014. (in Persian).
]22] M. Hajipour, M. Modarres-Hashemi, âImproving Motion Compensation in Synthetic Aperture Radar Using Differential Error,â Journal of Radar, vol. 1, no. 1, pp. 1â13, 2013. (in Persian).