Sistema de seguimiento por radar.

Un sistema de seguimiento por radar (10), que comprende:

un radar (14) que recibe un haz

(34) de energía electromagnética reflejada, donde el radar (14) es un receptor monocanal; y

un sistema de procesamiento de radar (12) acoplado al radar (14) y que puede hacerse funcionar para:

explorar el radar (14) a través de un arco (36) que tiene una longitud angular;

recibir una pluralidad de imágenes de radar procedentes del radar (14), cada una de la pluralidad de imágenes obtenida en una orientación angular de una pluralidad de orientaciones angulares de una dirección de eje de puntería (40) del haz (34) con respecto a un blanco (22), presentando el blanco (22) una ubicación de blanco que está dentro de la longitud angular del arco (36);

caracterizado porque el sistema de procesamiento de radar puede hacerse funcionar para: interpolar cada una de la pluralidad de imágenes de radar a lo largo de una extensión acimutal de cada imagen;

combinar la pluralidad de imágenes de radar interpoladas para generar una imagen mejorada del blanco (22);

determinar un factor de corrección de eje de puntería del haz (34) según una ubicación de característica de terreno de una característica de terreno (24) en cada una de la pluralidad de imágenes de radar y una ubicación de característica de terreno conocida de la característica de terreno (24); y

ajustar la orientación angular de cada una de la pluralidad de imágenes según el factor de corrección de eje de puntería.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/051195.

Solicitante: RAYTHEON COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 870 WINTER STREET WALTHAM, MA 02451-1449 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: SAMANIEGO,RAYMOND, MARQUETTE,BRANDEIS E, RATH,JAGANNATH.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Detalles de sistemas según los grupos G01S 13/00,... > G01S7/40 (Medios para monitorización o calibración)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/90 (que utilizan técnicas de apertura sintética)

PDF original: ES-2464727_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de seguimiento por radar

CAMPO TÉCNICO DE LA DIVULGACIÓN

Esta divulgación se refiere en general a los radares y, más en particular, a un sistema de seguimiento por radar y a un procedimiento que usa el mismo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los radares detectan objetos transmitiendo pulsos de energía electromagnética y recibiendo energía electromagnética reflejada desde el objeto. Algunos radares pueden hacerse funcionar en un modo de radar de apertura sintética (SAR) . El modo de radar de apertura sintética (SAR) combina pulsos reflejados en diferentes ubicaciones para formar una imagen de una región o uno o más blancos de interés. Los pulsos pueden combinarse separando información en cada imagen según sus componentes de frecuencia y amplitud. Algunos radares también pueden hacerse funcionar en un modo de radar de apertura sintética inversa (ISAR) , en el que el radar recibe múltiples pulsos haciendo girar un transceptor de radar con respecto al uno o más blancos.

El documento US 5.281.972 da a conocer un aparato de suma de haces para mediciones RCS de grandes blancos, en el que las imágenes ISAR de secciones sucesivas de un blanco se registran para formar una imagen compuesta de todo el blanco, repitiéndose el procedimiento para ángulos de medición sucesivos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Según la invención se proporciona un sistema de seguimiento por radar y un procedimiento según las reivindicaciones adjuntas.

Tal y como se da a conocer en este documento, un sistema de seguimiento por radar incluye un radar acoplado a un sistema de procesamiento de radar. El sistema de procesamiento de radar recibe imágenes del radar, cada una obtenida en una orientación angular diferente del radar con respecto a un blanco. El sistema de procesamiento de radar interpola cada imagen a lo largo de su extensión acimutal y después combina las imágenes interpoladas para formar una imagen mejorada del blanco.

Algunas realizaciones de la divulgación pueden proporcionar numerosas ventajas técnicas. Por ejemplo, una realización del sistema de procesamiento de radar de apertura sintética inversa puede proporcionar imágenes relativamente buenas usando radares receptores monocanal. Los radares receptores monocanal adquieren información de imagen desde una sola fuente y, por lo tanto, no pueden basarse en la separación espacial u otros modos de adquisición diferencial para cancelar el ruido u otros errores de medición. El sistema de procesamiento de radar interpola cada imagen recibida desde el radar para compensar errores de apertura a lo largo de la extensión acimutal del arco. Por tanto, múltiples imágenes pueden combinarse en una imagen mejorada que tiene una calidad comparable a la de radares receptores multicanal que funcionan en el modo de radar de apertura sintética inversa.

Algunas realizaciones pueden beneficiarse de algunas, ninguna o todas estas ventajas. Un experto en la técnica puede identificar fácilmente otras ventajas técnicas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Un entendimiento más completo de realizaciones de la divulgación resultarán evidentes a partir de la descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:

La FIGURA 1 muestra una realización de un sistema de seguimiento por radar según las enseñanzas de la presente divulgación.

La FIGURA 2 es un diagrama de bloques que muestra varios elementos del sistema de seguimiento por radar de la FIGURA 1.

La FIGURA 3 es un diagrama de flujo que muestra una realización de una serie de acciones que pueden llevarse a cabo para hacer funcionar el sistema de seguimiento por radar de la FIGURA 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES DE EJEMPLO

Los radares que funcionan en el modo de radar de apertura sintética inversa (ISAR) pueden proporcionar numerosos beneficios útiles. Por ejemplo, el modo de radar de apertura sintética inversa puede proporcionar imágenes en situaciones, tales como niebla, en las que la visibilidad normal puede estar limitada. Radares

conocidos generan imágenes combinando múltiples pulsos de radar recibidos para obtener información sobre blancos de interés. Para generar un nivel de detalle deseado, estos radares usan normalmente receptores multicanal, donde los canales están separados entre sí usando diferentes frecuencias de funcionamiento o mediante separación física. Puede suprimirse información extraña en las imágenes obtenidas combinando de manera diferencial imágenes de cada canal del radar multicanal.

El uso de radares monocanal que funcionan en el modo de radar de apertura sintética inversa para producir imágenes que tienen una resolución adecuada es generalmente difícil. Las razones de obtener un nivel de resolución generalmente inadecuado pueden incluir variaciones en el transceptor de radar monocanal cuando se explora a través de un blanco durante un periodo de tiempo. Por ejemplo, la dirección del haz electromagnético recibido por el radar presenta normalmente imprecisiones que pueden limitar la resolución de la imagen.

La FIGURA 1 muestra una realización de un sistema de seguimiento por radar 10 que puede proporcionar una solución a este problema y otros problemas. El sistema de seguimiento por radar 10 incluye un sistema de procesamiento de radar 12 acoplado a un radar 14 y un sistema de navegación 16. El sistema de navegación 16 está configurado en una aeronave 18. El radar 14 genera energía electromagnética 20 que puede ser reflejada por un blanco 22 y una o más características de terreno 24, que en este caso son montañas. El sistema de procesamiento de radar 12 recibe pulsos desde el radar 14 y combina estos pulsos para formar imágenes del blanco 22 y de las características de terreno 24. Estas imágenes pueden incluir información de amplitud y extensión asociada al blanco 22 y a las características de terreno 24. Según las enseñanzas de la presente divulgación, las imágenes pueden interpolarse a lo largo de su extensión acimutal y combinarse posteriormente para formar una imagen mejorada del blanco 22.

La combinación de imágenes interpoladas del blanco 22 puede proporcionar imágenes que tienen una mayor resolución con respecto a los radares receptores monocanal conocidos en algunas realizaciones. La interpolación se refiere en general a la introducción controlada de ruido en las imágenes recibidas. En una realización, la frecuencia de interpolación a lo largo de la extensión acimutal de las imágenes puede mantenerse lo suficientemente baja para no degradar excesivamente la calidad de la imagen combinada resultante.

En una realización, el sistema de procesamiento de radar 12 correlaciona ubicaciones medidas de características de terreno 24 con ubicaciones conocidas de estas características de terreno 24 obtenidas mediante el sistema de navegación 16 para determinar un factor de corrección de eje de puntería para el radar 14. El factor de corrección de eje de puntería obtenido puede usarse para corregir el error de puntería estática del radar 14 y, por tanto, para reducir un error acimutal en la ubicación determinada del blanco 22.

Determinadas realizaciones que usan ubicaciones conocidas de características de terreno 24 que pueden estar presentes en imágenes recibidas para generar un factor de corrección de eje de puntería pueden proporcionar una mayor precisión de la ubicación del blanco. Muchos radares receptores monocanal que funcionan en el modo de funcionamiento de radar de apertura sintética inversa sufren debido a la no cancelación de ruido angular diferencial. Por este motivo se usan radares receptores multicanal en lugar de radares receptores monocanal. Sin embargo, los radares receptores multicanal son relativamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de seguimiento por radar (10) , que comprende:

un radar (14) que recibe un haz (34) de energía electromagnética reflejada, donde el radar (14) es un receptor monocanal; y un sistema de procesamiento de radar (12) acoplado al radar (14) y que puede hacerse funcionar para:

explorar el radar (14) a través de un arco (36) que tiene una longitud angular; recibir una pluralidad de imágenes de radar procedentes del radar (14) , cada una de la pluralidad de imágenes obtenida en una orientación angular de una pluralidad de orientaciones angulares de una dirección de eje de puntería (40) del haz (34) con respecto a un blanco (22) , presentando el blanco (22) una ubicación de blanco que está dentro de la longitud angular del arco (36) ;

caracterizado porque el sistema de procesamiento de radar puede hacerse funcionar para:

interpolar cada una de la pluralidad de imágenes de radar a lo largo de una extensión acimutal de cada imagen; combinar la pluralidad de imágenes de radar interpoladas para generar una imagen mejorada del blanco (22) ; determinar un factor de corrección de eje de puntería del haz (34) según una ubicación de característica de terreno de una característica de terreno (24) en cada una de la pluralidad de imágenes de radar y una ubicación de característica de terreno conocida de la característica de terreno (24) ; y ajustar la orientación angular de cada una de la pluralidad de imágenes según el factor de corrección de eje de puntería.

2. El sistema de seguimiento por radar (10) según la reivindicación 1, en el que el sistema de procesamiento de radar (12) puede hacerse funcionar además para seleccionar la longitud angular del arco (36) según una ubicación estimada del blanco (22) .

3. El sistema de seguimiento por radar (10) según la reivindicación 1, en el que el sistema de procesamiento de radar (12) puede hacerse funcionar para ajustar una medición de distancia del blanco (22) desde el radar (14) según un factor de corrección troposférico.

4. El sistema de seguimiento por radar (10) según la reivindicación 1, en el que cada una de la pluralidad de imágenes comprende una pluralidad de pulsos que representan energía electromagnética reflejada desde el blanco (22) , donde el sistema de procesamiento de radar (12) puede hacerse funcionar para determinar un centroide geométrico de la pluralidad de pulsos y estimar la ubicación de blanco según el centroide geométrico determinado.

5. El sistema de seguimiento por radar (10) según la reivindicación 1, en el que el sistema de procesamiento de radar (12) puede hacerse funcionar para combinar la pluralidad de imágenes de radar usando un filtro de Kalman.

6. El sistema de seguimiento por radar (10) según la reivindicación 1, en el que el sistema de procesamiento de radar (12) puede hacerse funcionar para recibir una ubicación de radar del radar (14) a partir de un sistema de navegación, recibir uno o más registros (32) que incluyen información asociada a la característica de terreno (24) y determinar la ubicación de característica de terreno conocida según la ubicación de radar y la información asociada a la característica de terreno (24) .

7. El sistema de seguimiento por radar (10) según la reivindicación 1, en el que el sistema de procesamiento de radar (12) puede hacerse funcionar para determinar un factor de corrección de distancia de calibración para el radar (14) comparando una distancia medida de la característica de terreno (24) con una distancia conocida de la característica de terreno (24) , y ajustar la distancia medida según el factor de corrección de distancia determinado.

8. Un procedimiento de seguimiento por radar, que comprende:

explorar un radar (14) a través de un arco (36) que tiene una longitud angular, recibiendo el radar (14) un haz (34) de energía electromagnética reflejada, comprendiendo el radar un receptor monocanal; recibir una pluralidad de imágenes de radar procedentes del radar (14) , cada una de la pluralidad de imágenes obtenida en una orientación angular de una pluralidad de orientaciones angulares de una dirección de eje de puntería (40) del haz (34) con respecto a un blanco (22) , presentando el blanco (22) una ubicación de blanco que está dentro de la longitud angular del arco (36) ;

caracterizado por:

interpolar cada una de la pluralidad de imágenes de radar a lo largo de una extensión acimutal de cada imagen; combinar la pluralidad de imágenes de radar para generar una imagen mejorada del blanco (22) ; determinar un factor de corrección de eje de puntería del haz (34) según una ubicación de característica de

terreno de una característica de terreno (24) en cada una de la pluralidad de imágenes de radar y una ubicación de característica de terreno conocida de la característica de terreno (24) ; y ajustar la orientación angular de cada una de la pluralidad de imágenes según el factor de corrección de eje de puntería.

9. El procedimiento de seguimiento por radar según la reivindicación 8, que comprende además seleccionar la 10 longitud angular del arco (36) según una ubicación estimada del blanco (22) .

10. El procedimiento de seguimiento por radar según la reivindicación 8, que comprende además ajustar una medición de distancia del blanco (22) desde el radar (14) según un factor de corrección troposférico.

11. El procedimiento de seguimiento por radar según la reivindicación 8, que comprende además determinar un centroide geométrico de una pluralidad de pulsos que representan energía electromagnética reflejada desde el 15 blanco (22) , y estimar la ubicación de blanco según el centroide geométrico determinado.

12. El procedimiento de seguimiento por radar según la reivindicación 8, en el que combinar la pluralidad de imágenes de radar comprende combinar la pluralidad de imágenes de radar usando un filtro de Kalman.

13. El procedimiento de seguimiento por radar según la reivindicación 8, que comprende además recibir una ubicación de radar del radar (14) a partir de un sistema de navegación, recibir uno o más registros (32) que 20 incluyen información asociada a la característica de terreno (24) y determinar la ubicación de característica de terreno conocida según la ubicación de radar y la información asociada a la característica de terreno (24) .

14. El procedimiento de seguimiento por radar según la reivindicación 8, que comprende además determinar un factor de corrección de distancia de calibración para el radar (14) comparando una distancia medida de la característica de terreno (24) con una distancia conocida de la característica de terreno (24) , y ajustar la distancia medida según el factor de corrección de distancia determinado.