Инверсный радиолокатор с 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 синтезированной апертуры . [1] Радиолокаторы ISAR играют важную роль на борту морских патрульных самолетов, предоставляя им радиолокационное изображение достаточного качества, чтобы его можно было использовать для распознавания целей . В ситуациях, когда другие радары отображают только один неопознанный яркий движущийся пиксель, изображение ISAR часто оказывается достаточным 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 получаются путем вращения цели и обработки полученных доплеровских историй центров рассеяния. Если цель вращается по азимуту с постоянной скоростью на «малый» угол, рассеиватели будут приближаться или удаляться от радара со скоростью, зависящей только от положения поперечной дальности — расстояния, нормального к линии визирования радара с началом на оси вращения цели. Вращение приведет к генерации доплеровских частот, зависящих от поперечной дальности , которые можно отсортировать пространственно с помощью преобразования Фурье . Для малых углов изображение ISAR представляет собой двумерное преобразование Фурье принятого сигнала как функцию частоты и угла обзора цели.
Если цель повернута на большие углы, история доплеровской частоты рассеивателя становится нелинейной, следуя траектории синусоидальной волны . Эта история доплеровской частоты не может быть обработана напрямую преобразованием Фурье из-за размытой истории доплеровской частоты, что приводит к потере разрешения по перекрестной дальности. Максимальный угол поворота, который может быть обработан немодифицированным преобразованием Фурье, определяется ограничением, что фазовая ошибка апертуры по синтезированной апертуре должна изменяться меньше, чем на указанную (произвольную) величину, например, 45 градусов. Это происходит, когда синтетическая апертура для дальности цели меньше требуемой пределом , где - требуемая боковая протяженность цели. В этой точке синтетическая апертура находится в ближней зоне цели и требует фокусировки. Фокусировка выполняется путем применения фазовой коррекции к синтетической апертуре.
ISAR используется в морском наблюдении для классификации судов и других объектов. В этих приложениях движение объекта из-за воздействия волн часто играет большую роль, чем вращение объекта. Например, элемент, который простирается далеко над поверхностью корабля, такой как мачта, будет обеспечивать высокий синусоидальный отклик, который четко идентифицируется на двухмерном изображении. Изображения иногда создают сверхъестественное сходство с визуальным профилем с интересным эффектом, когда по мере того, как объект качается к приемнику или от него, чередующиеся доплеровские возвраты заставляют профиль циклически меняться между прямым и перевернутым положениями. ISAR для морского наблюдения был впервые применен Texas Instruments в сотрудничестве с Военно-морской исследовательской лабораторией и стал важной возможностью самолетов ВМС США P-3 Orion и S-3B Viking .
Исследования проводились также с наземным ISAR. Трудность использования этой возможности заключается в том, что движение объекта гораздо меньше по величине и обычно менее периодично, чем в случае с морем.
Возможно, наиболее визуально поразительным и научно убедительным применением ISAR является получение изображений астероидов в глубоком космосе. Особенно красивым примером этого является так называемая «собачья кость» астероида 216 Клеопатра , который находится примерно на 20% дальше от Земли, чем Солнце. Астероид имеет ширину всего 60 миль в своей средней точке. Тем не менее, изображение четкое и выглядит как оптическое изображение. Это было названо сродни использованию телескопа в Лос-Анджелесе, который имеет размер линзы человеческого глаза, для получения изображения автомобиля в Нью-Йорке. Конечно, трюк здесь в том, что астероид представлен среди очень разреженного фона, что позволяет существенно устранить неоднозначность.
В феврале 2013 года испанская технологическая компания Indra Sistemas объявила о создании первого пассивного ISAR. Пассивный радар характеризуется тем, что не испускает никакой формы излучения, то есть использует сигналы, присутствующие в окружающей среде. В этом случае радар использует цифровые наземные телевизионные сигналы в качестве некооперативного источника освещения в окружающей среде. [2]
Ошибки в процессе формирования изображения ISAR обычно приводят к расфокусировке и ошибкам геометрии изображения. Ошибки преобразования ISAR включают:
Ошибки в двумерном плоском обратном преобразовании ISAR включают в себя:
