ОБЗОР АЛГОРИТМА ДАЛЬНОСТНО-ДОПЛЕРОВСКОЙ ОБРАБОТКИ

OVERVIEW OF THE RANGE-DOPPLER PROCESSING ALGORITHM

Malyshev Igor Yurievich

Student, Department of Advanced Technology, MIREA - Russian Technological University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В тексте рассматривается принцип работы алгоритма дальностно-доплеровской обработки для радиолокационных систем с синтезированной апертурой. Описывается разделение сигналов на два независимых измерения — по дальности и азимуту, что позволяет выполнить двухэтапную компрессию сигнала. Подробно разбираются этапы сжатия по дальности с использованием согласованной фильтрации ЛЧМ-импульсов и сжатия по азимуту с применением БПФ.

ABSTRACT

The text discusses the principle of operation of the range-Dopler processing algorithm for radar systems with a synthesized aperture. The separation of signals into two independent measurements is described, in range and azimuth, which allows for two—stage signal compression. The stages of range compression using coordinated LFM pulse filtering and azimuth compression using FFT are discussed in detail.

Ключевые слова: синтез апертуры, дальностно-доплеровская обработка, сжатие сигнала, компенсация по дальности, согласованная фильтрация.

Keywords:  aperture synthesis, radiometric resolution, ground and slope range resolution, aperture synthesis algorithms, remote sensing of the Earth (remote sensing).

Принцип работы алгоритма дальностно-доплеровской обработки: использование доплеровского эффекта. Эффект используется для разделения сигналов дальности и азимута на два одномерных сигнала. Тогда фокусировка изображения являет собой две последовательных операции одномерной компрессии импульса, то есть компрессия по дальности и компрессия по азимуту. Компрессия сигнала по дальности относительно проста и может быть реализована путем согласованной фильтрации эхо-сигнала в частотной области дальности на основе знания опорного передаваемого сигнала. Обычно в качестве передаваемого сигнала используется ЛЧМ импульс (chirp). Это позволяет снизить пиковую мощность передатчика. Этот ЛЧМ импульс отражается от участка поверхности Земли, длиной обычно около 100 км. Принятый отраженный сигнал является сверткой комплексной отражательной способности поверхности Земли и ЛЧМ сигнала. Разрабатывался в 1976–1978 годах для обработки данных со спутника SEASAT SAR [1].

Математически ЛЧМ записывается следующим образом:

k – скорость изменения частоты (chirp slope),

τ — длительность импульса (pulse duration).

Шаги:

• Сжатие по дальности: для каждого отдельного импульса с помощью согласованной фильтрации (обычно БПФ [2]) сжимают сигнал по дальности.
• Компенсация миграции по дальности (RCMC): "Выпрямляют" кривую, которую описывает сигнал от одной цели на растрене "дальность-азимут" из-за движения.
• Сжатие по азимуту: С помощью БПФ по азимутальному времени сжимают сигнал по азимуту, получая конечное разрешение.

Недостатки:

• Корректно работает только для прямолинейной и равномерной траектории.
• Низкая точность RCMC для космических систем с большой кривизной траектории.
• Чувствителен к вариациям скорости носителя.

Таким образом, алгоритм дальностно-доплеровской обработки представляет собой классический метод формирования радиолокационных изображений, основанный на последовательном одномерном сжатии сигналов по дальности и азимуту. Однако алгоритм обладает существенными ограничениями: он корректно работает лишь при условии прямолинейного и равномерного движения носителя и высокую чувствительность к колебаниям скорости. Эти недостатки обуславливают необходимость применения более сложных алгоритмов для современных летательных аппаратов.

Список литературы:

1. Принципы обработки отражённых сигналов радаров в современных наноспутниках // КиберЛенинка : науч. электрон. б-ка. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/printsipy-obrabotki-otrazhyonnyh-signalov-radarov-v-sovremennyh-nanosputnikah/viewer (дата обращения: 07.01.2026).
2. Нуссбаумер, Г. Быстрое преобразование Фурье и алгоритмы вычисления свёрток / Г. Нуссбаумер. — М.: Радио и связь, 1985. — 248 с.