پديد آورندگان :
حسيني، بنيامين دانشگاه تهران - پرديس دانشكده هاي فني - دانشكده مهندسي نقشه برداري و اطلاعات مكاني , اميني، جلال دانشگاه تهران - پرديس دانشكده هاي فني - دانشكده مهندسي نقشه برداري و اطلاعات مكاني - گروه فتوگرامتري و سنجش از دور , صفوي نائيني، صفي الدين دانشگاه واترلو كانادا - دانشكده برق و كامپيوتر
كليدواژه :
الگوريتم رنج-مايگريشن , الگوريتم بكپروجكشن , تبديل فوريه , حوزه فركانس , حوزه زمان
چكيده فارسي :
اين مقاله به بررسي عملكرد قابليت تصويربرداري رادارروزنه مصنوعي سه بعدي در سامانه زميني با طول موج ميليمتري مي پردازد. افزايش كاربردهاي سنجش ازدور راداري و نياز به داده هاي متنوع، توجه زيادي را به توسعه سامانه هاي رادار زميني جلب كرده است. سامانه هاي رادارروزنه مصنوعي زميني (GBSAR) داراي زاويه ديد مناسب، نرخ تصويربرداري بالا، و هزينه ساخت و نگهداري كم هستند. بااينحال، طول روزنه مصنوعي در سامانه هاي GBSAR محدود است و علاوه براين، اختلاف بين برد نزديك و دور، درمقايسه با سامانه هاي هوابرد يا ماهواره اي، زياد است. موارد ذكرشده در سيگنال هاي دريافتي و درنتيجه كيفيت تصوير نهايي تاثيرگذار هستند. در اين مقاله سه الگوريتم پردازش سيگنال بكپروجكشن(BP)، تبديل فوريه (FT)، و رنج-مايگريشن (RMA) براي تشكيل تصوير سه بعدي در سامانه GBSAR توسعه پيداكرده و بررسي مي شوند. سامانه مورد نظر در باند W فعاليت مي كند و از دو ريل افقي و عمودي به منظور ايجاد روزنه مصنوعي بهره مي برد. الگوريتم هاي ذكرشده، توسط دو آزمايش مختلف در محيط شبيه سازي مورد بررسي و ارزيابي قرار مي گيرند. همچنين، از چهار معيار تفكيك پذيري زاويه، PSLR، ISLR، و SCR جهت ارزيابي و مقايسه نتايج بهره گرفته مي شود. طبق نتايج شبيه سازي هر سه الگوريتم نتايج قابل قبولي را در تشكيل تصوير سه بعدي از سيگنال خام بدست آوردند. با مشاهده تصاوير حاصل از الگوريتم RMA مي توان دريافت كه در راستاي عمودبر برد با افزايش فاصله هدف از مركز تصوير، شدت انرژي بازتابي توسط اين الگوريتم ضعيف تر از دو الگوريتم ديگر است. علاوه براين، تفكيك پذيري زاويه در الگوريتم RMA نسبت به تغيير برد اهداف پايدار است در حاليكه دو الگوريتم ديگر در فواصل نزديك تفكيك پذيري ضعيفي را به همراه دارند. در بررسي فشرده سازي انرژي سيگنال، تصوير الگوريتم RMA نتايج ضعيف تري را به همراه داشت كه باعث نتايج نامطلوب اين الگوريتم در فواصل دور گرديد. دو الگوريتم FT و BP در اكثر موارد نتايج مشابه ي را به همراه داشتند كه مي تواند به علت شباهت در رويكرد هر دو الگوريتم باشد. الگوريتم FT براي سامانه مورد نظر تفكيك پذيري بهتري را به همراه داشت و درحاليكه BP عملكرد مناسب تري در فشرده سازي به همراه داشت.
چكيده لاتين :
This paper evaluates and compares the three-dimensional imaging algorithms for an mm-wave ground based synthetic aperture radar system. There has been significant attention to the development of new ground-based synthetic aperture radar (GBSAR) systems by increasing the demands for various radar remote sensing applications and data. GBSAR systems have unique capabilities, including optimum visual angle to the area of interest, high imaging rate, and low manufacturing and maintenance costs. However, the drawbacks of GBSAR systems can be their limited length of synthetic aperture and high variation between the near and far range comparing to the airborne and satéllite systems. These can affect the received signals and, consequently, the final radar image. To this end, in this paper, three signal processing algorithms, including the Backprojection (BP), Fourier Transform (FT), and Range Migration (RMA), are evaluated for three-dimensional SAR imaging of a GBSAR. This system operates in W frequency band and consists of a two-dimensional mechanical rail to generate a planar synthetic aperture. The above algorithm were investigated in a simulation environment using two different experiments, and the results were evaluated with four metrics, including angular resolution, peak sidelobe ratio (PSLR), integrated sidelobe ratio (ISLR), and signal-to-clutter ratio (SCR). According to the obtained results, all three algorithms presented acceptable imaging results. However, RMA demonstrated a high sensitivity of the target reflectivity to its distance from the zero Doppler line. Furthermore, RMA had more stability in decreasing the angular resolution by increasing the target’s range than the BP and FT algorithms. In contrast, BP and FT obtained poor results in near-field areas. In the case of signal compression, generally, RMA got poor results compared to the other two algorithms, which led to inappropriate results in far distances. Because of having a similar attitude, BP and FT, mostly obtained similar results. However, FT obtained more appealing results with better angular resolution, while the BP algorithm demonstrated slightly better signal compression.
