Методика оценки параметров радиолокационного комплекса, по анализу полученной радиоголограммы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика оценки параметров радиолокационного комплекса, по анализу полученной радиоголограммы

Женгуров Б.Г., Журавлев А.А., Ерков И.О., Маслов И.В.

АО «РКЦ «Прогресс», Самара, Россия

Аннотация

Оценка качества радиолокационной информации, полученной с радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) является важной задачей для подтверждения заданных параметров системы. В докладе приводится методика анализа радиоголограмм до проведения процедуры обработки данных для получения радиолокационного изображения (РЛИ).

Ключевые слова: Радиолокатор с синтезированной апертурой, радиоголограмма.

Analise of Raw data for image QUALITY ASSESMENT

Samara space center “JRS”Progress” , Samara, Russia

Abstract. The analysis of radar data from synthetic aperture radar (SAR) is important part of image processing. In paper the method of raw data analysis are presented.

Key words: Synthetic aperture radar (SAR), Raw data.

Введение

На сегодняшний день РСА является одним из основных средств наблюдения земной поверхности. Данные системы позволяют получать изображения с высоким разрешением при любых метеоусловиях. Это позволило РСА найти широкое применение в задачах экологического мониторинга, исследование изменения климата, контроль течения океанских вод, гляциологии, геологии и прочее.

Важным этапом при обработке радиолокационной информации полученной с радиолокационного комплекса является анализ её качества. Данную процедуру можно разделить на два этапа: предпроцессорная обработка (анализ радиоголограммы) и после процессорная обработка (анализ РЛИ).

При анализе РЛИ производится оценка основных параметров системы: разрешение, полоса захвата, радиометрическое разрешение и т.д. Данная процедура позволяет подтвердить заданные технические требования к комплексу. Однако перед построением РЛИ необходимо провести анализ радиоголограммы.

Формирования любого информационного продукта в РСА начинается с получения радиоголограммы. Она представляет собой массив комплексных значений описывающих амплитуду отраженного от земной поверхности сигнала и записанного бортовой аппаратурой приема. При проведении предпроцессорного анализа можно проверить корректность работы аппаратной части системы радиолокационного комплекса, а также предварительно оценить пространственное разрешение.

Основные этапы оценки радиоголограмм

Первым этапом оценки радиолокационных изображений является проверка качества радиоголограммы или как еще её называют сырые данные (в английской литературе RAW Data).

Модель радиоголограммы можно представить как:

, (1)

где - комплексный гауссовский шум; - вещественная весовая функция, учитывающая влияние диаграмм направленности; - амплитуда излученного сигнала и пришедшего через время ; - коэффициент отражения от местности с координатами .

Из оценки радиоголограммы можно получить информацию о корректности работы аппаратуры, длительности времени съемки, а также оценить возможное разрешение РЛИ.

Этапы оценки голограммы включают в себя следующие исследования:

1) Оценка ортогональности реальной и мнимой части голограммы;

2) Оценка математического ожидания и дисперсии для каждого режима съемки;

3) Оценку дисбаланс отношения СКО;

4) Распределение фазы сигнала (должна быть в пределах от до );

5) Тест на негауссовское распределение (критерий хи-квадрат);

6) Определение спектра по каналу дальности и азимуту;

7) Определение параметров опорного сигнала.

В ходе этапов 1-4 проверяется статистическая корректность голограммы на предмет отсутствия аномальных значений. При корректных значениях математического ожидания, дисперсии отношений действительной и мнимой частей можно судить о корректности работу канала формирования сигнала.

Так как радиоголограмма содержит большую сумму сигналов от независимых источников отражения, соответственно она должна иметь гауссовское распределение.

На этапе 6 необходимо определить спектры радиоголограммы по каналу дальности и азимута. По ширине спектра можно рассчитать планируемое разрешение по дальности, как:

(2)

Далее в докладе представлена процедура оценки радиоголограммы на примере данных со спутника Sentinel-1.

Оценка радиоголограмм спутника SENTINEL-1

Космический аппарат Sentinel-1 (Рисунок 1) это первый аппарат из программы «Coperniceus» Европейского Космического Агентства (ESA). Целевой аппаратурой данного аппарата является радиолокационный комплекс C-диапазона частот. Данный комплекс позволяет получать РЛИ во всех режимах работы (прожекторный, маршрутный и обзорный) в любых погодных условиях.

Рис. 1. «сверху» Внешний вид КА «Sentinel-1» «снизу» РЛИ КА«Sentinel-1 .

Для проведения анализа радиоголограммы была реализована программа в среде Mathlab. В программе реализован модуль чтения и расшифровки радиоголограммы. Также реализованы процедура считывания телеметрической информации содержащейся в радиоголограмме. Для анализа использовалась радиоголограмма, полученная со спутника Sentinel-1 в маршрутном режиме.

На рисунке 2 представлены радиоголограмма и данные сжатые по дальности.

Рис. 2. Радиоголограмма и данные сжатые по дальности.

На рисунке 3 представлен спектр данных по каналу дальности. По полученному спектру можно оценить разрешение системы, которое равно 5 метрам.

Рис. 3. Спектр по каналу дальности.

В таблице 1 представлены результаты статистического анализа радиоголограммы для различных кадров. Также в таблице приведен анализ некорректно расшифрованных данных.

Таблица 1. Статистические данные

Заключение

В докладе рассмотрены методика оценки радиолокационных данных по полученной радиоголорамме. В качестве примера приведен анализ данных с космического аппарата Sentinel 1. По представленной методике можно сделать вывод о корректности работы радиолокационного комплекса. Также по анализу спектра можно предварительно оценить ожидаемое разрешение комплекса.

Литература

1. Верба В.С, Неронский Л.Б., Осипов И.Г., Турук В.Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радио, 2010.-676 с.

2. Горячкин О. В. Методы слепой обработки сигналов и их приложения в системах радиотехники и связи. М.: Радио и связь, 2003. - 230 с.

3. Schдttler, B. ASAR level 0 Product analysis for image, wide-swath and wave mode.//Conference: ENVISAT calibration Review, ESTEC, Noordwijk, 2002.

4. Subrata Kumar Das. Syntetic Aperture Radar Image Quality Measurements/ Master thesis

5. Mirko Panozzo Zenere. SAR image quality assessment/ Seminar final report

6. Sentinel-1 User Handbook, 2013. www.sentinel.esa.int

7. SAR space packet protocol data unit, 2014. www.sentinel.esa.int

References

1. Verba, V.S, Neronsky, L.B., Osipov, I.G., Tyryk, V.E. Space-borne Earth Surveillance Radar Systems. M.: Radiotechnica, 2010.-676 pp.

2. Goriachkin O. V. Blind methods of signal processing and they application in radio and communication systems.: Radio and communication, 2003. - 230 pp.

3. Schдttler, B. ASAR level 0 Product analysis for image, wide-swath and wave mode. //Conference: ENVISAT calibration Review, ESTEC, Noordwijk, 2002.

4. Subrata Kumar Das. Syntetic Aperture Radar Image Quality Measurements/ Master thesis

5. Mirko Panozzo Zenere. SAR image quality assessment/ seminar final report

6. Sentinel-1 User Handbook, 2013. www.sentinel.esa.int

7. SAR space packet protocol data unit, 2014. www.sentinel.esa.int

Размещено на Allbest.ru