Радар с обратной синтезированной апертурой ( ISAR ) — это радиолокационный метод, использующий радиолокационную визуализацию для создания двумерного изображения цели с высоким разрешением. Он аналогичен обычному SAR , за исключением того, что технология ISAR использует движение цели, а не излучателя, для создания синтетической апертуры . [1] Радары ISAR играют важную роль на борту морских патрульных самолетов, обеспечивая им радиолокационное изображение достаточного качества, позволяющее использовать его для целей распознавания целей . В ситуациях, когда другие радары отображают только один неопознаваемый яркий движущийся пиксель, изображения ISAR часто достаточно для различения различных ракет, военных самолетов и гражданских самолетов.
Изображения целевой области, полученные с помощью ISAR, могут быть полезным инструментом для определения областей рассеяния на цели. Изображения ISAR часто создаются путем вращения мишени и обработки полученных доплеровских историй центров рассеяния. Если цель вращается по азимуту с постоянной скоростью на «маленький» угол, рассеиватели будут приближаться или удаляться от радара со скоростью, зависящей только от положения перекрестного диапазона — расстояния, нормального к лучу визирования радара с началом координат в целевая ось вращения. Вращение приведет к генерации доплеровских частот , зависящих от перекрестного диапазона , которые можно пространственно отсортировать с помощью преобразования Фурье . Для небольших углов изображение ISAR представляет собой двумерное преобразование Фурье принятого сигнала как функцию частоты и целевого угла обзора.
Если цель поворачивается на большие углы, история доплеровской частоты рассеивателя становится нелинейной, следуя синусоидальной траектории. Эту историю доплеровских частот нельзя обработать напрямую с помощью преобразования Фурье из-за размытой истории доплеровских частот, что приводит к потере междиапазонного разрешения. Максимальный угол поворота, который может быть обработан с помощью немодифицированного преобразования Фурье, определяется ограничением, согласно которому фазовая ошибка апертуры в синтезированной апертуре должна изменяться менее чем на заданную (произвольную) величину, например 45 градусов. Это происходит, когда синтетическая апертура до целевой дальности меньше, чем требуется пределом, где находится требуемая боковая протяженность цели. В этот момент синтетическая апертура находится в пределах ближнего поля цели и требует фокусировки. Фокусировка осуществляется применением фазовой коррекции к синтетической апертуре.
ISAR используется в морском наблюдении для классификации кораблей и других объектов. В этих приложениях движение объекта под действием волн часто играет большую роль, чем вращение объекта. Например, элемент, который простирается далеко над поверхностью корабля, например мачта, будет обеспечивать высокий синусоидальный отклик, который четко различим на двухмерном изображении. Изображения иногда создают поразительное сходство с визуальным профилем с интересным эффектом: по мере того, как объект раскачивается в сторону приемника или от него, чередующиеся доплеровские отражения заставляют профиль циклически меняться между вертикальным и перевернутым. Система ISAR для морского наблюдения была впервые разработана компанией Texas Instruments в сотрудничестве с Военно-морской исследовательской лабораторией и стала важным компонентом самолетов P-3 Orion и S-3B Viking ВМС США .
Исследования проводились также с использованием наземного ISAR. Трудность использования этой возможности заключается в том, что движение объекта гораздо меньше по величине и обычно менее периодично, чем в морском случае.
Возможно, наиболее наглядное и научно убедительное применение ISAR – это получение изображений астероидов в дальнем космосе. Особенно красивым примером этого является так называемая «собачья кость» астероида 216 Клеопатра , который находится примерно на 20% дальше от Земли, чем Солнце. Ширина астероида в средней точке составляет всего 60 миль. Тем не менее, изображение четкое и выглядит как оптическое изображение. Это было похоже на использование телескопа в Лос-Анджелесе размером с хрусталик человеческого глаза для изображения автомобиля в Нью-Йорке. Конечно, хитрость здесь в том, что астероид представлен на очень разреженном фоне, что позволяет существенно устранить неоднозначность.
В феврале 2013 года испанская технологическая компания Indra Sistemas анонсировала первый пассивный ISAR. Пассивный радар не излучает никакого излучения, т. е. использует сигналы, присутствующие в окружающей среде. В этом случае радар использует сигналы цифрового наземного телевидения в качестве несотрудничающего источника освещения окружающей среды. [2]
Ошибки в процессе формирования изображения ISAR обычно приводят к расфокусировке и ошибкам геометрии изображения. К ошибкам преобразования ISAR относятся:
К ошибкам плоского двумерного обратного преобразования ISAR относятся:
