Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с радара )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с дисплеем радара .
На изображении РСА, полученном радаром SIR-C / X-SAR на борту космического челнока Endeavour, виден вулкан Тейде . Город Санта-Крус-де-Тенерифе виден как пурпурно-белая область на нижнем правом краю острова. Лавовые потоки в кратере вершины проявляются в оттенках зеленого и коричневого, а зоны растительности выглядят как области пурпурного, зеленого и желтого цветов на склонах вулкана.

Радар формирования изображений - это приложение радара, которое используется для создания двухмерных изображений , как правило, ландшафтов. Радиолокатор излучает свет, чтобы осветить участок на земле и сделать снимок в радиоволнах. Для записи изображений он использует антенну и цифровой компьютер. На радиолокационном изображении можно увидеть только энергию, которая была отражена обратно в сторону антенны радара. Радар движется по траектории полета, а область, освещенная радаром, или зона покрытия, перемещается по поверхности в полосе обзора, формируя изображение по мере этого. [1]

Цифровые радиолокационные изображения состоят из множества точек. Каждый пиксель на изображении радара представляет обратное рассеяние радара для этой области на земле: более яркие области представляют сильное обратное рассеяние, более темные области представляют низкое обратное рассеяние. [1]

Традиционное применение радара заключается в отображении положения и движения обычно сильно отражающих объектов (таких как самолеты или корабли ) путем отправки радиоволнового сигнала и последующего определения направления и задержки отраженного сигнала. С другой стороны, радар формирования изображений пытается сформировать изображение одного объекта (например, пейзажа), кроме того, регистрируя интенсивность отраженного сигнала для определения степени рассеяния (см. Рассеяние света ). Зарегистрированное электромагнитное рассеяние затем отображается на двумерную плоскость, при этом точкам с более высокой отражательной способностью обычно присваивается более яркий цвет, создавая таким образом изображение.

Для этого было разработано несколько методов. Как правило, они используют эффект Доплера, вызванный вращением или другим движением объекта, а также изменением обзора объекта, вызванным относительным движением между объектом и обратным рассеянием, которое воспринимается радаром объекта ( как правило, самолет) летит над землей. Благодаря недавним усовершенствованиям методов радиолокационное изображение становится более точным. Визуализирующий радар использовался для составления карт Земли, других планет, астероидов, других небесных объектов и классификации целей для военных систем.

Описание [ править ]

Радиолокатор для визуализации - это разновидность радиолокационного оборудования, которое может использоваться для визуализации. Типичная радарная технология включает в себя излучение радиоволн, получение их отражения и использование этой информации для генерации данных. Для радара с формированием изображений возвращающиеся волны используются для создания изображения. Когда радиоволны отражаются от объектов, это вносит некоторые изменения в радиоволны и может предоставить данные об объектах, в том числе о том, как далеко прошли волны и с какими объектами они столкнулись. Используя полученные данные, компьютер может создать трехмерное или двухмерное изображение цели. [2]

Визуализирующий радар имеет несколько преимуществ. [3] Он может работать при наличии препятствий, которые закрывают цель, и может проникать через землю (песок), воду или стены. [4] [5]

Приложения [ править ]

Приложения включают: топографию поверхности и изменение берегов; мониторинг землепользования, сельскохозяйственный мониторинг, ледовое патрулирование, мониторинг окружающей среды, метеорологический радиолокационный мониторинг штормов, предупреждение о сдвиге ветра, медицинская микроволновая томография; [5] изображение с помощью стенного радара; [6] 3-D измерения, [7] и т. Д.

Сквозное изображение радара [ править ]

Для оценки параметров стены используются радарные системы Utra Wide-Band. Ручка М-последовательность СШП радар с рупорными антеннами и круговой был использован для сбора данных и поддерживают метод сканирования. [6]

3-D измерения [ править ]

Трехмерные измерения выполняются с помощью лазерных радаров с амплитудной модуляцией - датчика Erim и датчика Perceptron. Что касается скорости и надежности операций на среднем расстоянии, трехмерные измерения обладают превосходными характеристиками. [7]

Приемы и методы [ править ]

Современные методы построения радиолокационных изображений в основном основываются на радиолокаторах с синтезированной апертурой (SAR) и радиолокаторах с обратной синтезированной апертурой (ISAR). Новые технологии используют моноимпульсное радарное 3-D изображение.

Радар с реальной апертурой [ править ]

Радар с реальной апертурой (RAR) - это форма радара, которая передает узкоугольный луч импульсной радиоволны в направлении дальности под прямым углом к ​​направлению полета и принимает обратное рассеяние от целей, которое будет преобразовано в радиолокационное изображение из принятого сигналы.

Обычно отраженный импульс будет располагаться в порядке времени возврата от целей, что соответствует сканированию направления дальности.

Разрешение в направлении диапазона зависит от ширины импульса. Разрешающая способность в азимутальном направлении идентична произведению ширины луча и расстояния до цели. [8]

АВТИС радар [ править ]

Радиолокатор АВТИС представляет собой радар для визуализации трехмерных изображений с реальной апертурой 94 ГГц. Он использует частотно-модулированную непрерывную модуляцию и использует механически сканируемый моностатический сигнал с разрешением субметрового диапазона. [9]

Лазерный радар [ править ]

Основная статья: Лидар

Лазерный радар - это технология дистанционного зондирования, которая измеряет расстояние, освещая цель лазером и анализируя отраженный свет. [10]

Лазерный радар используется для получения многомерных изображений и сбора информации. Во всех режимах сбора информации требуются лазеры, которые передают в безопасной для глаз области, а также чувствительные приемники на этих длинах волн. [11]

Трехмерное изображение требует способности измерять диапазон до первого разброса в каждом пикселе. Следовательно, необходим массив счетчиков диапазона. Разрабатывается монолитный подход к массиву счетчиков дальности. Эта технология должна сочетаться с высокочувствительными детекторами безопасных для глаз длин волн. [11]

Для измерения доплеровской информации требуется схема обнаружения, отличная от используемой для пространственной визуализации. Возвращенная лазерная энергия должна быть смешана с гетеродином в гетеродинной системе, чтобы можно было извлечь доплеровский сдвиг. [11]

Радар с синтезированной апертурой (SAR) [ править ]

Основная статья: Радар с синтезированной апертурой

Радар с синтезированной апертурой (SAR) - это вид радара, который перемещает реальную апертуру или антенну через ряд положений вдоль объектов, чтобы обеспечить отличительные долгосрочные вариации когерентного сигнала. Это можно использовать для получения более высокого разрешения.

SAR создают двумерное (2-D) изображение. Одно измерение на изображении называется диапазоном и является мерой расстояния «прямой видимости» от радара до объекта. Дальность определяется путем измерения времени от передачи импульса до получения эхо-сигнала от цели. Кроме того, разрешение по дальности определяется шириной передаваемого импульса. Другой размер называется азимутом и перпендикулярен дальности. Способность SAR обеспечивать относительно высокое разрешение по азимуту отличает его от других радаров. Чтобы получить точное азимутальное разрешение, необходима физически большая антенна, чтобы сфокусировать передаваемую и принимаемую энергию в острый луч. Резкость луча определяет азимутальное разрешение. Бортовой радар может собирать данные во время полета на это расстояние и обрабатывать данные, как если бы они поступали от физически длинной антенны.Расстояние, на которое летит самолет при синтезировании антенны, известно как синтетическая апертура. Узкая ширина синтетического луча является результатом относительно длинной синтетической апертуры, которая имеет более высокое разрешение, чем меньшая физическая антенна.[12]

Радар с обратной апертурой (ISAR) [ править ]

Основная статья: Обратный радар с синтезированной апертурой

Радар с обратной синтезированной апертурой (ISAR) - это еще один вид системы SAR, который может обеспечивать высокое разрешение на двух- и трехмерных изображениях.

Система ISAR состоит из стационарной радиолокационной антенны и целевой сцены, которая претерпевает некоторое движение. ISAR теоретически эквивалентен SAR в том смысле, что разрешение с высоким азимутом достигается за счет относительного движения между датчиком и объектом, однако сцена с движущейся целью ISAR обычно состоит из не взаимодействующих объектов.

Для построения изображений ISAR необходимы алгоритмы с более сложными схемами исправления ошибок движения, чем те, которые необходимы для SAR. Технология ISAR использует движение цели, а не излучателя для создания синтетической апертуры. Радары ISAR обычно используются на судах или самолетах и ​​могут обеспечивать радиолокационное изображение достаточного качества для распознавания цели. Изображение ISAR часто бывает адекватным для различения различных ракет, военных самолетов и гражданских самолетов. [13]

Недостатки ISAR [ править ]

  1. Изображение ISAR не может получить реальный азимут цели.
  2. Иногда бывает обратное изображение. Например, изображение лодки, катящейся вперед и назад в океане. [ требуется разъяснение ]
  3. Изображение ISAR представляет собой двумерное проекционное изображение цели на плоскости доплеровского дальномера, которая перпендикулярна оси вращения. Когда плоскость дальномерного допплера и координатная плоскость различны, изображение ISAR не может отражать реальную форму цели. Таким образом, изображение ISAR не может получить информацию о реальной форме цели в большинстве ситуаций. [13]

Катится из стороны в сторону. Качка бывает вперед и назад, рыскание - влево или вправо.

Моноимпульсная радиолокационная технология трехмерного изображения [ править ]

Основная статья: Моноимпульсный радар

Моноимпульсная радиолокационная технология трехмерного изображения использует одномерное изображение диапазона и измерение угла моноимпульса для получения реальных координат каждого рассеивателя. Используя эту технику, изображение не меняется при изменении движения цели. Моноимпульсная радиолокационная трехмерная визуализация использует методы ISAR для разделения рассеивателей в доплеровской области и выполнения измерения угла моноимпульса.

Трехмерное изображение моноимпульсного радара может получить 3 вида трехмерных объектов с использованием любых двух из трех параметров, полученных из луча разности азимута, луча разности высот и измерения дальности, что означает, что виды спереди, сверху и сбоку могут азимут-высота, азимут-диапазон и угол места соответственно.

Моноимпульсная визуализация обычно адаптируется к целям ближнего действия, а изображение, полученное с помощью моноимпульсной радиолокационной трехмерной визуализации, является физическим изображением, которое согласуется с реальным размером объекта. [14]

Радар 4D изображения [ править ]

Радиолокатор 4D-изображения использует антенную решетку с несколькими входами и выходами (MiMo) для обнаружения, картирования и отслеживания нескольких статических и динамических целей одновременно с высоким разрешением. Он сочетает в себе трехмерное изображение с доплеровским анализом для создания дополнительного измерения - скорости. [15]

Радарный датчик изображения 4D с частотой 60 ГГц от Vayyar Imaging.

Радиолокационная система формирования изображения 4D измеряет время полета от каждой передающей (Tx) антенны до цели и обратно до каждой приемной (Rx) антенны, обрабатывая данные из множества сформированных эллипсоидов. Точка пересечения эллипсоидов, известная как горячая точка, показывает точное положение цели в любой момент времени.

Его универсальность и надежность делают радар 4D изображения идеальным для умного дома, автомобилестроения, розничной торговли, безопасности, здравоохранения и многих других сред. Технология ценится за объединение всех преимуществ камеры, лидаров, тепловизионных и ультразвуковых технологий с дополнительными преимуществами:

  • Разрешение : большая антенная решетка MiMo обеспечивает точное обнаружение и отслеживание нескольких статических и динамических целей одновременно.
  • Экономическая эффективность : радар с 4D-изображением стоит примерно так же, как 2D-радарный датчик, но с огромной добавленной стоимостью: более обширные данные, более высокая точность и большая функциональность, предлагая при этом оптимальный баланс цены и качества.
  • Надежность и конфиденциальность : оптика не используется, поэтому эта технология надежна при любом освещении и погодных условиях. Радиолокатор 4D-изображения не требует прямой видимости с целью, обеспечивая непревзойденную производительность даже в темноте, дыме, паре, ярком свете и в ненастную погоду. Он также обеспечивает конфиденциальность благодаря своей конструкции, что становится все более важной проблемой во всех отраслях.

См. Также [ править ]

  • DSMAC
  • Автоматическое распознавание цели
  • Бистатическая визуализация
  • Наземный радар
  • Радиолокационная астрономия
  • Радиолокационная станция бокового обзора
  • Географическая деформация

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "Что такое радар формирования изображений? / jpl" . southport.jpl.nasa.gov . Архивировано из оригинала на 2016-11-18 . Проверено 9 декабря 2015 .
  2. ^ «Что такое радар для визуализации? (С изображением)» . мудрыйGEEK . Проверено 9 декабря 2015 .
  3. ^ «Откройте для себя преимущества радиолокационной визуализации« Журнал визуализации Земли: дистанционное зондирование, спутниковые изображения, спутниковые снимки » . eijournal.com . 2012-10-05 . Проверено 13 ноября 2015 .
  4. ^ Афтанас, Михал (2010). Сквозная визуализация с помощью радарной системы UWB (PDF) . Берлин: Академическое издательство LAP LAMBERT. п. 132. ISBN  978-3838391762. Архивировано из оригинального (PDF) 06.06.2016 . Проверено 2 января 2014 .
  5. ^ a b Беренс, П. (2006). Введение в радар с синтезированной апертурой (SAR) . Расширенная обработка радиолокационных сигналов и данных. С. 3–1–3–14.
  6. ^ a b Афтанас, Михал; Дж. Сакс; М. Друтаровский; Д. Коджур (ноябрь 2009 г.). «Эффективный и быстрый метод оценки параметров стен с использованием радиолокационной системы UWB» (PDF) . Frequenz Journal . 63 (11–12): 231–235. Bibcode : 2009Freq ... 63..231A . DOI : 10.1515 / FREQ.2009.63.11-12.231 . Архивировано из оригинального (PDF) 05.06.2016 . Проверено 2 января 2014 .
  7. ^ a b Martial, Hebert (1992). "Трехмерные измерения с помощью лазерных радаров: насколько они хороши?". Международный журнал вычислений изображения и зрения . 10 (3): 170–178. CiteSeerX 10.1.1.12.2894 . DOI : 10.1016 / 0262-8856 (92) 90068-E . 
  8. ^ "4.2 Радар с реальной апертурой" . wtlab.iis.u-tokyo.ac.jp . Проверено 12 ноября 2015 .
  9. Перейти ↑ David G, Macfarlane (2006). "Радар для визуализации трехмерных изображений с реальной апертурой 94 ГГц". 3-я Европейская радиолокационная конференция : 154–157. DOI : 10.1109 / EURAD.2006.280297 . ISBN 2-9600551-7-9.
  10. ^ "Результат запроса WebCite" . www.webcitation.org . Архивировано из оригинала на 4 июня 2013 года . Проверено 13 ноября 2015 .
  11. ^ a b c Уотсон, EA; Диркинг, депутат; Ричмонд, Р. Д. (1998). «Лазерные радиолокационные системы для получения многомерных изображений и сбора информации». Материалы конференций. LEOS'98. 11-е ежегодное собрание. Ежегодное собрание IEEE Lasers and Electro-Optics Society 1998 (Cat. No. 98CH36243) . 2 . С. 269–270. DOI : 10,1109 / LEOS.1998.739563 . ISBN 0-7803-4947-4.
  12. ^ Что такое радар с синтезированной апертурой? .http://www.sandia.gov/radar/what_is_sar/index.html
  13. ^ a b Лопес, Хайме Ксавьер (2011). Теория и приложения радиолокационного изображения с обратной синтезированной апертурой (Диссертация). Техасский университет - Панамериканский.
  14. ^ Хуэй Сюй; Годун Цинь; Лина Чжан (2007). Моноимпульсная радиолокационная техника трехмерного изображения . 6786 . Труды SPIE. С. 1–7.
  15. ^ Podkamien, Ian. «Автомобильные датчики безопасности: почему радар с 4D-изображениями должен быть на вашем радаре» . blog.vayyar.com . Проверено 31 января 2021 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Что такое радар?
  • радиолокационное изображение