چالش‌های سیستم‌های ناوبری اینرسی و تلفیقی در کاربرد رادار با دهانة مصنوعی

نوع مقاله : یادداشت فنی

نویسندگان

1 پژوهشگاه فضایی ایران

2 عضو هیئت علمی پژوهشگاه فضایی ایران

چکیده

خطای ناوبری در کاربرد رادار با دهانة مصنوعی (سار) منجر به خطای فاز سیگنال بازگشتی و کاهش کیفیت تصویر سار می‌شود. از این میان، خطای فاز مرتبه‌های صفر و یک بر کیفیت تصویر اثری ندارد، اما خطای فاز مرتبه‌های دوم و بالاتر بسیار حائز اهمیت است. بخش عمدة خطای فاز مرتبه‌های دوم و بالاتر ناشی از خطاهای زاویة اولیه، بایاس سنسورهای اینرسی و رفتار تصادفی این سنسورها است. به منظور فائق آمدن بر این مشکل از سیستم‌های ناوبری تلفیقی INS/GPS استفاده می‌شود. از طرفی، وجود گسستگی در خروجی سیستم‌های ناوبری تلفیقی منجر به کاهش شدید کیفیت تصویر سار می‌شود. در این مقاله، اثر رویکردهای مختلف بخش ناوبری بر پاسخ ضربة سمت مورد بررسی قرار گرفته و اهمیت استفاده از الگوریتم‌های ویژه برای تلفیق داده‌های INS و GPS نشان داده شده است. سپس، با توجه به رفتار خطای ناوبری، الگوریتم پیشنهادی برای ناوبری در سار ارائه شده و مزیت آن در پاسخ ضربه سمت و کیفیت تصویربرداری به نمایش در آمده است.

کلیدواژه‌ها


[1]  Cumming, I.G. and Wong, F.H., Digital Processing of Synthetic Aperture Radar Data: Algorithms and Implementation, Artech House, Norwood, MA, USA, 2004.
[2]  Saeedi, J. and Alavi, S.M., "Improved Navigation-based Motion Compensation for LFMCW Synthetic Aperture Radar Imaging", Signal, Image and Video Processing, Vol. 10, pp. 405-412, 2016.
[3]  Doerry, A.W., "Motion Measurement for Synthetic Aperture Radar", Sandia National Laboratories, Sandia Report SAND2015-20818, New Mexico, USA, 2015.
[4]  Song, J.W.  and Park, C.G., "INS/GPS Integrated Smoothing Algorithm for Synthetic Aperture Radar Motion Compensation, Using an Extended Kalman Filter with a Position Damping Loop", International Journal of Aeronautical and Space Sciences, Vol. 18, pp. 118-128, 2017.
[5]  Kim, T. J., Fellerhoff, J.R., and Kohler, S.M., "An Integrated Navigation System, Using GPS Carrier Phase for Real-time Airborne/Synthetic Aperture Radar (SAR)", Navigation, Journal of the Institute of Navigation, Vol. 48, pp. 13-24, 2001.
[6]  Fang, J. and Gong, X., "Predictive Iterated Kalman Filter for INS/GPS Integration and Its Application to SAR Motion Compensation", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 59, pp. 909-915, 2009.
[7]  Song, J.W., Kang, C.W., Park, Y.B., Park, Y.G.J., and Park, C.G., "EGI/IMU Integration, Using Multiple IMUs and Error Damping Loop for SAR Motion Compensation", The ICCAS 2015-15th International Conference on Control, Automation and Systems, Busan, South Korea, 2015.
[8]  Buckreuss, S., "Motion Errors in an Airborne Synthetic Aperture Radar System", European Transactions on Telecommunications, Vol. 2, pp. 655-664, 1991.
[9]  Kim, T.J., "Motion Measurement for High-accuracy Real-time Airborne SAR", Radar Sensor Technology VIII and Passive Millimeter-Wave Imaging Technology VII, Vol. 5410, pp. 36-50, 2004.
[10] Kazerooni, M. and Khodaei, M., "Combination of RDA with PGA Method to Appropriate Image Formation on SAR with Ballistic Motion", Journal of Radar, Vol. 4, pp. 14-30, 2016.
[11]   Titterton, D.H. and Weston, J.L., Strapdown Inertial Navigation Technology, The Institution of Electrical Engineers, Herts, United Kingdom 2004.
[12]   Abbasi, P. and Haeri, M., "Accuracy Improvement of GPS/INS Navigation System, Using Extended Kalman Filter", The 6th International Conference on Control, Instrumentation and Automation (ICCIA), Sanandaj, Kurdistan, Iran, 2019.
[13]   Menna, B.V., Villar, S.A., Rozenfeld, A., and Acosta, G.G., "GPS Aided Strapdown Inertial Navigation System for Autonomous Robotics applications", The XVII Workshop on Information Processing and Control (RPIC), Mar de Plata, Argentina, 2017.
[14]   Wang, M., Wu, W., Zhou, P., and He, X., "State Transformation Extended Kalman Filter for GPS/SINS Tightly Coupled Integration", GPS Solutions, Vol. 22, pp. 112-127, 2018.
[15]   Makarem, H., Mahmudabadi, V.Ch., Parvaresh, A., and Shamsedini, M., "Extraction and Validation of Equations Related to the Effect of Low Frequency and High Frequency Errors on the Accuracy of the Navigation System in Artificial Aperture Radar", The 17th International Conference of Iranian Aerospace Society, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Thehran, Iran, 2018.
[16]   Shin, E.-H. and El-Sheimy, N., "Accuracy Improvement of Low Cost INS/GPS for Land Applications", The US institute of navigation, National Technical Meeting, San Diego, CA, USA, 2002.