Radar de apertura sintética.

Metodo para operar un radar de apertura sintetica en un modo de PRF baja,

que comprende

generar un flujo de impulsos de radar,

aplicar a dicho flujo una modulacion predeterminada de la frecuencia de repeticion de impulsos, PRF, paracambiar la separacion de muestras a lo largo de la apertura sintetica,

dirigir dicho flujo a un area objetivo, y

procesar los impulsos recibidos para producir una imagen para dicha area objetivo, caracterizado porque elprocesamiento comprende separar los impulsos recibidos como una secuencia de conjuntos segOn lamodulaciOn de PRF predeterminada, producir una subimagen del area objetivo para cada conjunto y sunnarde manera coherente las subimagenes para nnejorar un Onico lobulo de recepciOn central y para atenuar loslObulos laterales en la direccion azimutal.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2006/050390.

Solicitante: ASTRIUM LIMITED.

Inventor/es: HALL, CHARLES, LANCASHIRE,DAVID.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01S13/22 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01S LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION; DETERMINACION DE LA DISTANCIA O DE LA VELOCIDAD MEDIANTE EL USO DE ONDAS DE RADIO; LOCALIZACION O DETECCION DE PRESENCIA MEDIANTE EL USO DE LA REFLEXION O RERRADIACION DE ONDAS DE RADIO; DISPOSICIONES ANALOGAS QUE UTILIZAN OTRAS ONDAS.G01S 13/00 Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas de radio, p. ej. sistemas de radar; Sistemas análogos que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas cuya naturaleza o longitud de onda sea irrelevante o no especificada. › que utilizan una frecuencia de repetición de pulsos irregular.
  • G01S13/90 G01S 13/00 […] › que utilizan técnicas de apertura sintética.
  • G01S7/292 G01S […] › G01S 7/00 Detalles de sistemas según los grupos G01S 13/00, G01S 15/00, G01S 17/00. › Extracción de las señales de eco deseadas.

PDF original: ES-2388498_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Radar de apertura sintética

La presente invención se refiere a un radar de apertura sintética (SAR) .

Antecedentes de la técnica

Un requisito común de SAR es detectar objetos relativamente pequeños en una región generalmente sin rasgos distintivos, por ejemplo un barco en el océano. En esta situación, la cobertura de radar tiene de manera deseada una zona de exploración amplia, en la dirección de "transversal a la trayectoria" en ángulos rectos a la dirección "a lo largo de la trayectoria" de la plataforma de radar, de modo que se explora un área lo más grande posible. Tal como se explicará, y tal como se ilustra en la figura 1, una zona de exploración amplia requiere una baja frecuencia de repetición de impulsos (PRF) . Es probable que la operación de un SAR a una PRF baja introduzca ambigüedades en la dirección a lo largo de la trayectoria. Éstas son imágenes "fantasma" que surgen en lóbulos adyacentes y son análogas a los lóbulos de difracción observados cuando se proyecta luz monocromática a través de una rejilla de difracción gruesa.

Cuando se opera en el modo de SAR, habitualmente es necesario que el radar emita impulsos a una alta velocidad (véase la figura 1) , concretamente a una velocidad lo suficientemente alta de modo que cuando se toman las muestras a lo largo de la trayectoria seguida por el radar (que es la posición de la apertura que se sintetizará) , los inevitables lóbulos de difracción se atenúan adecuadamente por el patrón a lo largo de la trayectoria asociado con la apertura real que propaga los impulsos desde y hacia el radar. Este criterio es el factor principal para la PRF a la que debe operar el radar. La PRF es una función de la longitud de apertura real (cuando la longitud se reduce, el haz real se extiende y tiene el potencial para incluir más lóbulos de difracción de modo que la PRF tiene que aumentar con el fin de introducir más muestras y aumentar la separación angular entre esos lóbulos de difracción) y la velocidad con la que se mueve la plataforma (los satélites en órbita terrestre baja se mueven aproximadamente a 7500 mIs) . Un buen valor de trabajo para la separación entre las muestras es que debe ser algo menor que la mitad de la longitud de la apertura real.

Una consecuencia de la PRF alta, es la sensibilidad frente a retornos ambiguos desde la dirección transversal a la trayectoria. Se realizan todas las mediciones de distancia desde el radar hasta el objetivo, se realiza una modulación de la separación entre los impulsos. Entonces, para un resultado inequívoco de la medición de la distancia desde el radar, la distancia entre los impulsos debe ser superior a la distancia en el suelo/superficie que se ilumina por la anchura transversal a la trayectoria del haz de radar. Esto implica el uso de una PRF baja. Sin embargo, una PRF baja luego introduce ambigüedades en la dirección a lo largo de la trayectoria.

El documento US-A-5.745.069 propone la eliminación de consideraciones de ambigüedad usando un formato transmisor que proporciona subimpulsos distinguibles, tales como formato de división de frecuencia o división de código. Sin embargo, ésta es una solución compleja que requiere una sobrecarga de procesamiento de señal aumentada y tiene el potencial de introducir zonas ciegas en la imagen asociada con las transmisiones de impulsos de PRF alta provocando una saturación en la cadena de recepción (o evitándola mediante borrado) .

El documento XP 2367064, Ambiguities in Spaceborne Synthethic Aperture Radar Systems, F.K. Li Y W.T.K. Johnson, IEEE translations on Aerospace and Electronic Systems, Vol. AES-19, n.o 3, mayo de 1983 da a conocer un método para usar un conjunto de múltiples frecuencias de repetición de impulsos para determinar los valores absolutos de las frecuencias de centroide Doppler para SAR.

El documento JP61 035382 A da a conocer un radar de apertura sintética y un método para obtener una imagen con resolución y calidad de imagen mejoradas variando la repetición de impulsos de la onda de radio de impulsos irradiada desde la antena de radar.

Sumario de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un radar de apertura sintética que puede operar a una PRF baja pero que tiene una sensibilidad reducida a las ambigüedades azimutales a lo largo de la trayectoria.

Según la invención, se proporciona un método para operar un radar de apertura sintética en un modo de PRF baja, que comprende generar un flujo de impulsos de radar, aplicar a dicho flujo una modulación predeterminada de la frecuencia de repetición de impulsos (PRF) para cambiar la separación de muestras a lo largo de la apertura sintética, dirigir dicho flujo a un área objetivo, y procesar los impulsos recibidos para producir una imagen para dicha área objetivo, comprendiendo el procesamiento separar los impulsos recibidos como una secuencia de conjuntos según la modulación de PRF predeterminada, producir una subimagen del área objetivo para cada conjunto y sumar de manera coherente las subimágenes para mejorar un único lóbulo de recepción central y para atenuar los lóbulos laterales en la dirección azimutal.

Según la invención, también se proporciona un radar de apertura sintética para operar en un modo de PRF baja, que comprende medios para generar un flujo de impulsos de radar, medios para aplicar una modulación de la frecuencia de repetición de impulsos (PRF) del flujo de impulsos de radar para cambiar la separación de muestras a lo largo de la apertura sintética, medios para dirigir dicho flujo a un área objetivo, y medios para procesar los impulsos recibidos para producir una imagen para dicha área objetivo, caracterizado porque los medios para procesar incluyen medios para separar (14) los impulsos de radar recibidos en una secuencia de conjuntos según la modulación de PRF predeterminada, medios para producir una subimagen del área objetivo para cada conjunto y medios para sumar de manera coherente las subimágenes para mejorar un único lóbulo de recepción central y para atenuar los lóbulos laterales en la dirección azimutal.

Se definen características preferidas y opcionales en las reivindicaciones 2 a 6 y 8 a 12.

El concepto de la invención es cambiar o variar la PRF durante la adquisición de eco desde una ubicación dada. Por ejemplo, para cada conjunto de impulsos a una PRF dada, en la función de respuesta al impulso (IRF) se produce una separación de lóbulo particular, diferente de las demás PRF. Sólo el lóbulo central coincide de un conjunto a otro. Así, la superposición de diferentes conjuntos de impulsos recibidos que muestran procesamiento da como resultado un lóbulo central mejorado y lóbulos laterales atenuados.

Para los propósitos de esta memoria descriptiva, se pretende que "PRF baja" signifique una frecuencia de repetición de impulsos que es lo suficientemente baja para introducir una ambigüedad significativa en una resolución de objetivo a lo largo de la trayectoria.

La modulación aplicada a la PRF puede ser de cualquier tipo conveniente. Por ejemplo, puede conseguirse por: (1) conjuntos de impulsos a diferentes PRF, (2) impulsos cuya frecuencia de repetición se ajusta según una modulación de frecuencia continua dentro de un alcance de excursión de frecuencia relativamente pequeño, (3) impulsos cuya separación temporal cambia según un patrón pseudoaleatorio. La separación de los impulsos de radar recibidos en una secuencia de conjuntos puede llevarse a cabo de cualquier manera conveniente. Cuando los impulsos transmitidos comprenden conjuntos de impulsos, teniendo cada conjunto una PRF diferente, entonces naturalmente los impulsos recibidos se separarán en los mismos conjuntos. Cuando la PRF se modula mediante una secuencia pseudoaleatoria, entonces cada conjunto puede comprender una repetición de la secuencia. Cuando los impulsos están modulados en frecuencia, cada conjunto puede comprender un "barrido" de la banda de modulación de frecuencia.

El área objetivo a la que se dirige dicho flujo puede ser una única zona de exploración amplia, como en el modo de SAR denominado STRIPMAP tal como se muestra esquemáticamente en la figura 6, en el que la cobertura del haz de radar permanece localizada en sólo una zona de exploración, es decir el borde cercano de la zona de exploración se define por el borde cercano de la cobertura de haz de radar y el borde alejado de la zona de exploración, por el borde alejado de la cobertura de haz de radar. Sin embargo, el área objetivo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para operar un radar de apertura sintética en un modo de PRF baja, que comprende

generar un flujo de impulsos de radar,

aplicar a dicho flujo una modulación predeterminada de la frecuencia de repetición de impulsos, PRF, para cambiar la separación de muestras a lo largo de la apertura sintética,

dirigir dicho flujo a un área objetivo, y

procesar los impulsos recibidos para producir una imagen para dicha área objetivo, caracterizado porque el procesamiento comprende separar los impulsos recibidos como una secuencia de conjuntos según la modulación de PRF predeterminada, producir una subimagen del área objetivo para cada conjunto y sumar de manera coherente las subimágenes para mejorar un único lóbulo de recepción central y para atenuar los lóbulos laterales en la dirección azimutal.

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicha modulación comprende proporcionar dicho flujo como una pluralidad de conjuntos de impulsos de radar, teniendo cada conjunto una PRF diferente de la de los demás conjuntos.

3. Método según la reivindicación 1, en el que dicha modulación comprende modular en frecuencia de manera continua la PRF de dicho flujo.

4. Método según la reivindicación 1, en el que dicha modulación comprende aplicar una secuencia pseudoaleatoria a la PRF de dicho flujo.

5. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que dicha área objetivo comprende una zona de exploración amplia.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha área objetivo comprende una subzona de exploración.

7. Radar de apertura sintética para operar en un modo de PRF baja, que comprende medios para generar un

flujo de impulsos de radar, medios para aplicar una modulación de la frecuencia de repetición de impulsos, PRF, del flujo de impulsos de radar para cambiar la separación de muestras a lo largo de la apertura sintética,

medios para dirigir dicho flujo a un área objetivo, y

medios para procesar (10) los impulsos recibidos para producir una imagen para dicha área objetivo, caracterizado porque los medios para procesar incluyen medios para separar (14) los impulsos de radar recibidos en una secuencia de conjuntos según la

modulación de PRF predeterminada, medios para producir una subimagen (18-1 a 18-nn) del área objetivo para cada conjunto y medios para sumar (20) de manera coherente las subimágenes para mejorar un único lóbulo de recepción

central y para atenuar los lóbulos laterales en la dirección azimutal.

8. Radar según la reivindicación 7, en el que los medios de modulación comprenden medios para proporcionar dicho flujo como una pluralidad de conjuntos de impulsos de radar, teniendo cada conjunto una PRF diferente de la de los demás conjuntos.

9. Radar según la reivindicación 7, en el que los medios de modulación comprenden medios para modular en frecuencia de manera continua la PRF de dicho flujo.

10. Radar según la reivindicación 7, en el que los medios de modulación comprenden medios para aplicar una secuencia pseudoaleatoria a la PRF de dicho flujo.

11. Radar según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que el radar opera en modo STRIPMAP, y dicha área objetivo comprende una zona de exploración amplia.

12. Radar según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que el radar opera en modo SCANSAR, y

dicha área objetivo comprende una subzona de exploración.


 

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