الگوریتمی برای جبران‌سازی حرکت در رادار روزنه مصنوعی (SAR) بر پایه الگوریتم تصویرسازی زیردهانه بی‌درنگ (RTS)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان

چکیده

در این مقاله الگوریتمی برای تخمین و اصلاح خطای فاز ناشی از حرکت غیر آرمانی سکوی حامل رادار در رادار روزنه مصنوعی بر مبنای الگوریتم زیردهانه بی‌درنگ (RTS) در شیوه کارکرد نواری ارائه گردیده است. در الگوریتم پیشنهادی، ابتدا سیگنال وارد الگوریتم پردازشی RTS شده و با استخراج زمان قله سیگنال در کانال‌های پردازشی مربوط به زیردهانه‌های مختلف، گرادیان فاز در آن زمان‌ها به‌دست می‌آید. با تلفیق گرادیان فاز مربوط به اهداف واقع در مکان‌های سمت مختلف به روش پیشنهاد شده و سپس انتگرال‌گیری، خطای فاز در کل زمان سمت به‌دست آمده و از سیگنال ورودی حذف می‌گردد. ویژگی اصلی الگوریتم پیشنهادی سادگی محاسبات و پردازش موازی است و قادر است خطاهای فاز فرکانس پایین و متوسط را با دقت قابل قبولی تخمین زده و اصلاح نماید. شبیه‌سازی‌های انجام‌شده کارایی الگوریتم پیشنهادی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An Algorithm for Motion Compensation in Synthetic Aperture Radar (SAR) Based on Real-time Sub-aperture (RTS) Image Formation Algorithm

نویسنده [English]

  • S. R. Samareh Hashemi
Assistant Professor, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology
چکیده [English]

In this paper an algorithm based on the real-time sub-aperture (RTS) algorithm is presented for phase error estimation and compensation of synthetic aperture radar (SAR) in the case of
non-ideal platform motion. In the proposed algorithm, the signal is input into the RTS algorithm, then extracting the peak time of different sub-aperture processing channels, the phase gradient of peak times is computed and after integration and interpolation, the estimated phase error is compensated in the received signal and finally the RTS algorithm is executed again in order to form the final image. Using the proposed algorithm, the motion compensation (autofocus) ability can be added to the RTS algorithm without changing its processing core whilst keeping the real-time capability. Simulations show the effectiveness of the proposed algorithm for compensating phase errors due to motion fluctuations of the radar platform.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Real-Time Sub-Aperture Algorithm (RTS)
  • Sub-Aperture Processing
  • Autofocus
  • Synthetic Aperture Radar (SAR)r ‎
   [1]      M. Soumekh, “Synthetic aperture radar signal processing,” Wiley, 1999.##
   [2]      G. Cumming and F. H. Wong, “Digital processing of synthetic aperture radar data,” Artech House, 2005.##
   [3]      G. Franceschetti and R. Lanari, “Synthetic aperture radar processing,” CRC press, 1999.##
   [4]      P. Moreira, M. Prats-Iraola, G. Younis, I. Krieger, Hajnsek, and K. P. Papathanassiou, “A tutorial on synthetic aperture radar,” IEEE Geoscience and remote sensing magazine, vol. 1, pp. 6-43, 2013.##
   [5]      S. Brooks, J. Wilson, D. Corr, and P. Gorton, “Real time SAR processing,” In Military Microwaves' 86, pp. 411-416, 1986.##
   [6]      Cumming and J. Bennett, “Digital processing of SEASAT SAR data,” In Acoustics, Speech, and Signal Processing, IEEE International Conference on ICASSP'79, pp. 710-718, 1979.##
   [7]      Moreira, “Real-time synthetic aperture radar (SAR) processing with a new subaperture approach,” IEEE Transactions on Geoscience and Remote sensing, vol. 30, pp. 714-722, 1992.##
   [8]      Moreira, T. Misra, and S. Chowdhury, “Modelling and performance evaluation of a new subaperture approach for real-time SAR processing,” In Radar 92. International Conference, pp. 399-402, 1992.##
   [9]      Moreira, R. Spielbauer, and W. Potzsch, “Conceptual design, performance analysis and results of the high resolution real-time processor of the DLR airborne SAR system,” In International Geoscience And Remote Sensing Symposium, pp. 912-912, 1994.##
[10]      Moreira, “Ein Echtzeit-Subapertur Verfahren zur digitalen Verarbeitung von SAR-Daten,” Technical University of Munich, 1992.##
[11]      G. Fornaro, “Trajectory deviations in airborne SAR: Analysis and compensation,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 35, pp. 997-1009, 1999.##
[12]      E. Wahl, P. Eichel, D. Ghiglia, and C. Jakowatz, “Phase gradient autofocus-a robust tool for high resolution SAR phase correction,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 30, pp. 827-835, 1994.##
[13]      Wahl, C. Jakowatz, P. Thompson, and D. Ghiglia, “New approach to strip-map SAR autofocus,” In Digital Signal Processing Workshop, 1994 Sixth IEEE, pp. 53-56, 1994.##
[14]      G. Thompson, J. S. Bates, and D. V. Arnold, “Extending the phase gradient autofocus algorithm for low-altitude stripmap mode SAR,” In Radar Conference, 1999. The Record of the 1999 IEEE, pp. 36-40, 1999.##
[15]      M. Da-di Ding Chi-biao, “A New Approach to Autofocus Considering Strip Map SAR,” Journal of Electronics and Information Technology, vol. 9, p. 002, 2005.##
[16]      J. Wang and X. Liu, “SAR minimum-entropy autofocus using an adaptive-order polynomial model,” IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol. 3, pp.    512-516, 2006.##
[17]      Zhu, R. Jiang, X. Mao, and Z. Zhu, “Multi-subaperture PGA for SAR autofocusing,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 49, pp. 468-488, 2013.##
[18]      L. Zhang, Z. Qiao, M. Xing, L. Yang, and Z. Bao, “A Robust Motion Compensation Approach for UAV SAR Imagery,” In IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 50, no. 8, pp. 3202-3218, Aug. 2012.##
[19]      L. Yang, S. Zhou, L. Zhao, and M. Xing, “Coherent Auto-Calibration of APE and NsRCM under Fast Back-Projection Image Formation for Airborne SAR Imaging in Highly-Squint Angle,” Remote Sensing, vol. 10, p. 321, 2018.##