Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 8 · RADIO ENGINEERING

Алгоритмы автофокусировки инверсно-синтезируемых двумерных радиолокационных изображений объектов

S.I. Moriakov1, S.M. Nesterov1, I.A. Skorodumov1

1 Центральный научно-исследовательский институт ВВКО Минобороны России, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.8.11 UDC 621.396 EDN YASRCP

Abstract

The inverse synthetic aperture radar systems are widely applied in many fields, like space and air control systems, special research laboratories and outdoor measurements facilities. To provide well-focused inverse synthetic aperture radar images we need to compensate translational and rotational phase shifts. This effort is also called range alignment and autofocusing. Autofocusing techniques provide to compensate nonlinear motion errors of the object. Many autofocus algorithms have been proposed over the years, ranging from quantitative measurement of residual errors to qualitative visual comparison. However, different data sets and motion errors were employed, it is difficult to perform comparative studies on various algorithms. In this paper a is observed a few of known autofocusing algorithms based on minimizing image entropy and phase gradient technics applied to experimental research in inverse synthetic aperture imaging techniques. Comparison of autofocusing algorithms was carried out on the mathematical model developed by the authors. As quality metrics for assessing algorithms performance were chosen: the minimum image entropy, correlation with the standard, computing complexity and work duration. As the result we can recommend these algorithms to various practical cases in air control, measurement facilities or laboratories efforts. In conclusion our study is that the algorithms based on minimum entropy provide the better performance results in most cases.

  • инверсное синтезирование апертуры
  • радиолокационные изображения
  • непараметрические методы автофокусировки
  • inverse synthetic aperture
  • radar images
  • nonparametric autofocusing
Аннотация (на русском)

Алгоритмы автофокусировки инверсно-синтезируемых двумерных радиолокационных изображений объектов

Проведена оценка работоспособности известных алгоритмов автофокусировки применительно к практике формирования двумерных инверсно-синтезированных радиолокационных изображений. Оценка проведена с единых позиций и терминологии, что позволяет вырабатывать конкретные рекомендации по практическому использованию исследованных алгоритмов при формировании сфокусированных двумерных инверсно-синтезируемых радиолокационных изображений объектов по результатам измерений отраженных ими сигналов в лабораторных, полунатурных (на измерительных полигонах) и натурных условиях.

For citation

Moriakov S.I., Nesterov S.M., Skorodumov I.A. Алгоритмы автофокусировки инверсно-синтезируемых двумерных радиолокационных изображений объектов // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.8.11

References

  1. Радиолокационные характеристики объектов. Методы исследования. Монография / Под ред. С.М. Нестерова. - М.: Радиотехника, 2015.
  2. Моряков С.И., Нестеров С.М., Скородумов И.А. Фокусировка инверсно-синтезированных радиолокационных изображений объектов при измерениях в условиях открытых полигонов // «Журнал радиоэлектроники»: электронный журнал. 2016. №.6. URL:http://jre.cplire.ru/jre/jun16/2/text.pdf.
  3. Моряков С.И., Нестеров С.М., Скородумов И.А. Алгоритмы фокусировки двумерных радиолокационных изображений объекта // Труды XXVIII Всероссийского симпозиума "Радиолокационное исследование природных сред" // ВКА им. А.Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург, 2013.
  4. J. Wang, D. Kasilingam, Global range alignment for ISAR. IEEE Transactions of aerospace electronic systems, vol. 39, no.1, pp.351-357, Jan. 2003.
  5. V. C. Chen, M. Martorella Inverse synthetic aperture radar imaging. Principles, Algorithms and Applications. -SciTech publishing, Edison, NJ, 2014.
  6. J. F. Li, H. Ling Use of generic algorithms in ISAR range alignment via minimizing the entropy of the average range profile. IEEE Transactions of aerospace electronic systems, vol.39, no.1, pp.343-351, 2003.
  7. S.B. Peng, J. Xu, Y.N. Peng, J.B. Xiang Parametric inverse synthetic aperture radar maneuvering target motion compensation base on particle swarm optimizer. IET of radar and sonar navigation, vol.5, no.3, pp. 305-314, 2011.
  8. B.D. Steinberg Microwave imaging of aircraft. Proceedings IEEE, vol. 76, no. 12, pp. 1578-1592, Dec. 1988.
  9. D.H. Eichel, D.C. Ghiglia, C.V. Jakowats Speckle processing method for synthetic-aperture-radar phase correction. Optic letters, vol. 14, no. 1. 1989.
  10. X. Li, G. Liu, J. Ni, Autofocusing of ISAR images based on entropy minimization. IEEE Transactions of aerospace electronic systems, vol.35, no.4, pp. 1240-1251, 1999.
  11. J. Wang, X. Liu, Z. Zhou Minimum-entropy phase adjustments for ISAR. Proceedings IEEE - Radar sonar navigation, vol.151, no.4, pp.203-209, 2004.
  12. S. Zhang, Y. Liu, X. Li Fast Entropy Minimization Based Autofocusing Technique for ISAR imaging. IEEE Transactions of signal processing, vol. 63, no. 13, 2015.
  13. J. Thomas Kragh, A. Alaa Kharbouch Monotonic iterative algorithm for minimum entropy autofocus. Proceedings 14th Ann ASAP Workshop, 2006.
  14. D.E. Wahl, P.H. Eichel, D.C. Ghiglia, C.V. Jakowats Phase gradient autofocus - A robust tool for high resolution SAR Phase Correction. IEEE Transactions of aerospace electronic systems., vol.30, no.3, pp.827-835, 1994
  15. J.S. Beates Expansion and discussions of the phase gradient algorithm. Optic letters vol. 14, no. 1, 2000.