Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
SAR/ISAR data exploitation toolbox for
focusing moving targets
T. Thayaparan
DRDC – Ottawa Research Centre
Defence Research and Development Canada Scientific ReportDRDC-RDDC-2015-R018March 2015
© Her Majesty the Queen in Right of Canada, as represented by the Minister of National Defence, 2015 © Sa Majesté la Reine (en droit du Canada), telle que représentée par le ministre de la Défense nationale, 2015
Abstract
%�� ������� ��� �����&� ��� "'�()"'� ������� �� � ��*��� ���� �� � +�����,-���� ����� ��������� .���� ������ ��� ��*������� �� �� ������� ���&��� ������*� �� ����� �� �� �����,�����/ ��.�*��� �� ����,.���� )"'�("'� ����������������� .��� � ���� �0��-�� ������0 ����� ��� �� ������� ������������ �������*����� ������� +�����,-���� ������ ��� ���� �����,������� ����� -��,���� ��� ���*� �� ����� ��������1�-��/ +�� ���� ���������� ������������ �����
���� �� ������ ��*�������� ��� �������������� ���������� � -����� )"'� ������� �� ��*��� ���� ��� � -� �������� &��2� �� �� � ��� -� ��� ��� ����,������� �����3�����/ "-��&���� ��*����� ����� ������� ��� ��������� �������������� ������ ��� ��� ",������ �����*� ",����� ��� ����� ��������� +��,��� �������� ����� .��� ��*������/ %���� ���� ����� ������� ��� ����� ���,�������� ��������� .��� ��������� ���� ��� *������� .�� ������ ������������ ��� ��� ����� ���� ���-����� �����,-����� ��� �����,-���� �������/ 4������ ���� ���� ���������� �� "'�()"'� ��� �0�������� ���-�0 .�� ��*������ ���5�������� )���������� �567)�%� ����� � �� �������� '���� +����� ��'+�/
Significance for defence and security
)� "'�()"'� �"����� '����� �����()�*���� )"'�� �'�'�"'% �� ���-��������� ������� ���������� .��� � ��*��� ���� �0��-�� ������0 ����� ��� �� ���,���� ������������ �� �����*����� ������� +�����,-���� ������ ��� ���� �����,������� ����� -������ ��� ���*� �� ����� ��������1�-��/ )� ���� ���������� ������-�0 ��� -� ������� � ������ �� ������� �����/ %�� ���-�0 ���*���� �����*������ ������� ��� �������/ %�� ���-�0 .��� -� ����������� ��� )���� '������� �)' ����� .���� .��� �*����� -� �*����-�� � �� �+8)� ��������� +����� 8���)����� ������ ��� ��6 �������� ��� ������� 6��-�������� ������/ )' ����� ����9� �� -�� ���� ��� *�������� ��� ����������� �� ��. ��������� ���"'�,-���� 5�������� )���������� �567)�%�/ %�� ���� �� �� �������� �� � ��,*������ ���-�0 � ���������� ��� ��� �� �'+/
DRDC-RDDC-2015-R018 i
Résumé
:� �����&� �������� ����#� ��� �;�������� "'� � )"'� �;�� ��-�� ��-����� �� �������� �;������ ����#� �� �� ��������#� �� +������ �� &� ������ &� ���#������ ������� ����# ��� ������� �� �#������ �� �;����� ���� �;�0� ����*��,��� �� *���� ��� ���� �� ����/ %������� ���� ��� ��#������ �#��� �;�������� "'� �)"'�� ����&;�� ��-�� ��#���� ��� ��*����� ������0��� ����� �� ������� �����#�#����� � �� ���)8*��� ��� �#����� ������� ����#�� �� �� ��������#� ��+����� ��*�� ������� � �� �������������� �� ��-���� ��� ��� ��#��������������� �� ��*�������� � �� ��������������� �;����� )"'� �;�����3����� �� ��-��� �� ���� �#��/��� �#����� #*��#�� �� ����������� �;������ �� �� ������������� �;������ �#���,�#���� ����� �� �#���� "� �� �#���� ������*� " � �� �#���� ��� ��������#��� +����� ���������� ������ �� ���� ## ����� � ����/ ��� ���� ���������� ������������� �;������ � �� ����������� � ��*���� �� ## ��#� � *����#� �*�����$� �� ��*����� ��-��� �#������� � ��#���&�� ����#�� � ���� �� �������#������ �����0 � ��������/ @ ����� �� ��� ���� ����������� �� ����� �9�0,�������� ��� ����#�� "'� � )"'� � ## ���A� ��� ������ �� �������������#������� �567)�%� ��� +����� ���#�� ����������� �+'��/
Importance pour la défense et la sécurité
���� ��� ��#������ �;�������� � ���� �� "'� � �;)"'� �� �'�'�"'% � ����� �� ������ �#�����#�� �� �� ��-�� ��-��� ��#���� ��� ��*����� ������0�������� �� ������� �� ���#�#����� � �� ���)8*��� ��� �#����� ������� ���,�#�� �� �� ��������#� �� +����� ��*�� ������� � ������ ���� ����� �#*�����#� > �;#� ��#�������� ��� ��� +'�/
ii DRDC-RDDC-2015-R018
Table of contents
'-���� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �
"����3����� ��� ������� ��� ����� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �
�#��# / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ��
)�������� ��� �� �#����� � �� �#���# / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ��
%�-�� �� ������ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ���
:�� �� 3���� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / *
)�������� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /
� '����� �C ����� ������ ����� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / !
D )"'� -���� ��3������ ��� ����� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / E
D/ ��������� ����� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / F
! +����� �������� �� )"'� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / G
E ",�����,-���� �����*���� �� �� ����� ����� / / / / / / / / / / / / / /
E/ �������� ������������ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �
E/� )������*� �0����� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / !
H '����*� ",�����,-���� ����� ����� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / H
H/ '����*� � "� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / H
H/� '����*� �� "� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / I
F :���� ��������� +����� ��������,-���� ����� ����� / / / / / / / / / / / G
I "'�()"'� ���-�0 / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ��
I/ +���� ��� ���������� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ��
I/� J���� ������� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �
I/D ���� ������ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ��
I/! ",����� -���� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ��
DRDC-RDDC-2015-R018 iii
I/E '�*����� ",����� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �!
I/H :=+%,-���� ������� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �E
I/F ��������� ����� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �H
I/I "'�()"'� ���-�0 ���� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / D�
I/G '�*����� *�����1���� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / D
G ��������� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / DH
���������� / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / DF
iv DRDC-RDDC-2015-R018
List of figures
+���� K )�������� �� �� )"'� ���������/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / H
+���� �K ������������ �� �� ����,�������� ������ - ����K ������������ �",����� .�� � � ��� -� ",����� .�� � � �� ��",����� .�� � � ��� �� C����� �����-��� �",����� .�� ��&�� � �� ������ ������ ��� �� �����*� ",�����/ �� J���� ��� ��� ��� �-������ �� �����*� ",�����/ / / / / / / / / / / / / E
+���� DK J���� ������� L ���� ������/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / �
+���� !K J���� ������� L ",����� .�� -���� ������/ / / / / / / / / / �D
+���� EK J���� ������� L ",����� .�� ��*����� ������/ / / / / / / �!
+���� HK J���� ������� L :=+%,-���� �������/ / / / / / / / / / / / / / �E
+���� FK ��� *�����1����/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �H
+���� IK %�� , ������� ����� ���� +����� �����M 4��� , ����������� ���� ",�����/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �F
+���� GK %�� , ������� ����� ���� +����� �����M 4��� , ����������� ���� �����*� ",�����/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �I
+���� �K %�� , ������� ����� ���� +����� �����M 4��� , ����������� ���� :=+% �����/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / �G
+���� K )"'� ���-�0 ����/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / D�
+���� �K ��� *�����1���� L ��������� ���/ / / / / / / / / / / / / / / / / D
+���� DK ��� *�����1���� L ��������� ���/ / / / / / / / / / / / / / / / / D�
+���� !K ��� *�����1���� L ��������� ���/ / / / / / / / / / / / / / / / / DD
+���� EK ��� *�����1���� L ��������� ���/ / / / / / / / / / / / / / / / / D!
+���� HK ��� *�����1���� L ��������� ���/ / / / / / / / / / / / / / / / / DE
DRDC-RDDC-2015-R018 v
%��� ���� ���������� ��� -���2/
vi DRDC-RDDC-2015-R018
1 Introduction
)�*���� ������ ������ ����� �)"'�� ��� � ����-��� �� �-������ 3�� �������������� �� ��*��� ����� ���� ��� .����� ��� ��� �� ���� ���� ������/ ) ���� ������� ����� �� ���� �����3�����/ )"'� ��� ������ ������ ������"'��� -�� ���1� �� �����,������� ��������� � �� �� ������� �����/ "'��.���� �� ���� ������� �� �������� �������� ��� ���� ��*��� ��������� �� ���� ����� ������ ��� ������� ��*��������/ )"'� ��� -� ������� ���� �����,-����� �����-����,-���� �� .��� �� ���-����,-����� ��� �� ��� � ����� �� ������������� ��� ����� ��*��� �����/ ��B���� � "'�� �� �-���� �� )"'� ��� ����
���,��������*�� �/�/� �� ������� ��������� ��� �2��.� ����� � ����� ��������/%�� ���,���������� �� �� ���� �������� �� ���� ���-��� �� �� 2��.��� ��������� �� �� �����,���� ���� ����� �� ������� ��������� ���/ "�� ��������� ����� � �� �� �� -���� ������ ����� ����������� ��� ����� ������������������ �� �� ���� .�� ����� ���,������� ������� N L EO/ )� ���-���� )"'�������� �� ������ �� ���,��� ������� ���&���� ��� �� ����� �� ��*��� �� .���/%�� ������� ��P�� �� ��������� ������/ %��� �� ������� �� �� ������ ����-������ ����,�������� ������ �� ������ ������� ��� ����� �����/
7�� ���*�� �������� ��� �����*��� "'�()"'� ����� ����������� ��� ������ ���,���� "'�()"'� ������ �� -���� �� ����,�������� ���,���&���,-���� ��������/"�*���� ���L���&��� �%+� �����&�� ��*������ ��� ��������� �������� -�����"'�()"'� ������ N F,!EO/ %��� ����� -����� �� ������ ��� �-����� � � �����,
��� ����� �� ��� .��� �� ����;� ����� ��� -� ���������� ������/ ��.�*����� ��� ��� �� �������� �����������/ �����&���� � ����� ��-�� �� ����,���� )"'� ������ .��� -� ��������� �������� �� ����� ������� ��������� �����)%�/ +�� ������ ���� ����������� � �� �������*� � ��2� �� �� ��� �� -���������� �����/ ) .��� -� *�� ���������� ��� ���P���� ��� �� ����� ������ �0����� ��� �� �� ������ ������� �� ����� � ������ .���� �� �� -��/ "������� ���������� �� �*�� .�� �� ��� �� �� ������ ����� ��������� ������������ ���� �0�� ������0� � �� ���� ���������� �������/ %� �*������ ���� ���,������� ������0���� ��� ���������� -����� ���� ����*��*� ��������� ��������������� .��� ��*������ �� ��� -� ��� ��� ���������� - �������� '����+����� ��'+�/
+�� ���� ���������� ������������ ����� ���� �� ������ ��*�������� ��� �����,��������� ���������� � -����� )"'� ����� ��� � -� �������� &��2� �� �� � ���-� ��� ��� ����,��� ���� �����3�����/ %���� ��������� .��� ��*������ �� ���-� ��� ��� ����,��� ���������M � ",����� N���DGO� �� �����*� ",����� N!��!HO���� D� ����� ��������� +����� �������� N�!�! �!D�!FO/ %�� ",����� �� � ����,����� ������� ����������� ���� ����,��� ����� �� �����3���� �����*�� ��������� �� ������� "'�()"'� ������ �� ��*��� �����/ %�� ",����� �����*��
DRDC-RDDC-2015-R018 1
����� ������������ ����� �������� ��� ����� ���������� �� ���� ����� ��"'� ��� ��� ����� �� )"'�/ %��� �������� �������� -��� ��� �� +����� ����,���� �+%� - ��������� �����*��� ������ �� ���� �����*���� ���� �����(��� ��,��� - ���������� �� ������,�,����� �"��� �� -�� ��. ��� ���� ����� ��*��������/%���� ��*������ ��� � ���� �� �� ",�����;� �-��� � ��������� ������������ &������ ��� ��� �*�� ������,����� ���� �� �����/ %��� ����� .�� ����������������� .��� ������ ��� ����� ����������� ��� ���� ���� �������� .������� -� ������1��/ ) ����� -� ���� �� �� ����� �� �� &������ ��� ��� ������ ��� ���� ������������ - ���� ���� ���,������ �������� ����� ��� �������� ��� �� .���,����� �������/
'� �P���� �����*� ",�����,-���� �������� .�� ��*������ ��� ������� �� "'���� )"'� �����/ ) �� � ���,���������� �����&�� ����� �� 3�� ���� �� ��������� ����� ������� .�� �� .�,����������� +����� ��������/ ) ��� -������.� �� ������ ����� ��� �����*� �������� �� �� ���&��� .����. .��� ���� ",����� ������� �0������ ����� .�� ����� ������ ����� ������ ��� .���*������ �������� ����������� ����/ %�� �����*� �������� �� ���&��� .����..��� �� �� ������� ��� �� �� �������� �����&�/ %�� ������ ������������������� .�� ��*������� ��� �� �������� -���� �� �� 7� �������� �������� -� *�� �P����/
%�� ����� ��������� +����� ��������,-���� �:=+%� �������� ��� �������"'�()"'� ������ .�� ��*������/ ) ������� � .���,������ ����� �� ��*��� ��,���� .��� ��������� ������� ����� �� ������� �������� �����,����/ %���������� ��� -� ��������� �� .� �����K .�� ������,����� :=+% �� .�� �������,�����*� :=+%/ %�� �������� �������� ������� �*�� �� �����*�� ���� �������*��������/ ) �� -���� �� �� ������ ������ ������������� ��� � ��� ������ *��
����,�������� �� �� ����� ����� .�� ��*��� ���� �� �� ����� � �� �������� ���� +% ��� ����� ������ .�� ���,��*��� �����/ %�� �������� .�� �����,�����*����� �� �� :=+% ��� ��������� ������,����� ���������� �� �� ������ �����/
%�� ",������ �����*� ",������ ��� :=+% ��������� .��� ���� ��� *����,��� - ������ �����,-����� �����-����,-���� ��� ���-����,-���� ������ ������� ��� �0������ �'�'�"'%,�� �'�'�"'%, � %����"'�,Q� ��/ N HL G� !ILE�O/%���� ��������� .��� ��. �������� ��� � ����-,-���� "'�()"'� ��� �0����,���� ���-�0/ %�� �������� ������� .�*� ��C� ����� ������ ����� �� ��*���� "����� �/ )� "����� D� )"'� -���� ��3������ ��� ����� ��� ���*����/ )"'������ ���� �� +����� �������� ����� �� ��*�� �� "����� !/ %�� ",�����,-���� �����*���� �� ����� ����� �� ���*���� �� "����� E/ )� "����� H� �����*�",�����,-���� ����� ����� �� ��*�� .���� �� ����� ��������� +����� ��������,-���� ����� ����� �� ���*���� �� "����� F/ %�� ��������� �� � "'�()"'� ����0�������� ���-�0 �� ��*�� �� "����� I/ )� "����� I� �� ���,���&��� ���-�0�� ���� ��������/
2 DRDC-RDDC-2015-R018
2 Analytic CW radar signal model
+�� �� ������ ����*���� �� �� ������ �������� � ������� .�*� ��C� ����� ��������� � ������ �� �� ���� �� � ������� ������ �� ������ NIOK
����� �
���������
�� ��� � � � � ��� ����.���
� �
.���� �� �� �� �������� ���� �� � ��� �� �� �������� ���&���� ��� � �� ������� .�*����� -���.���/
)� ��� ��*���� �� �������� ������ ������� �� ��� ������K
���� � ������������
���
��������� ���
.���� �� �� �� ����� �������� ���&���/ %�� ��� ������ ������ �� �� � ����� ��������� �� �)%/
�������� � ������ �� ���� ��� �������� �.��� � ����/ )� �� ���� ������� ������ ����� �� ��������� � �� ������� ��� �� �����*�� ������ �� ������ .�� ������� �� �������� ������ ��� �� � ��� .���� � �� �� *����� �� ����������� �&��� �� ����� �� ����/ %�� ����� �� �� �����*�� ������ �� ������� �� � � �� ���� � ����� � �����
%��� �� ���� �� �� �����*�� ������ ��K
���� � � �����������
���
����
���
������
������
.���� � �� �� ��
3 ISAR basic definitions and model
)�*���� ������ ������ ����� �)"'�� �� � ����� ��� �-������ ����,�������� �� ����� -���� �� �� ������ �� *��.��� ����� �� �� ���� .�� ������ � � 30�� �����/'� ��������� �� � ���� ��� ����*�� &������ �� ���.� �� +���� / "����� ��� ���� ������� �� � ���� �������� .���� �������� ��� ���� ���� � � �� �� ���� � � ���� ��������� ���� .���� ����� �� �� ����� �� ���� ������/ %�� ����������� �� �������� �� �� �����,���� ���� ������ ���������� �� ������ - ��� .���� ���� �� ��������� �� �� ������ �������� � ��� ���� ������,����� ����������/ %������;� ��� ��*���� ��� -� ���������� �� � ����������� �� -�� ��������� ���������/
'���� �� �� ���� ��*�� ����� � ������ ���� �������� � �� ����� � � ������� ��� �� �� ����� ������� ���� ����� �� ��������� �� ����� �
��� � ��/
+��� �� ����� ������� �� ���� �� ���� � �� ����� �� ������� ������ � �/ )��� ��0 ������ � � ��� �� ���� �� ��*�� � �� ��. ������� ������������� ��� ����� ������� � ���� ������� �� ����� �
��� � �� ������ ��� � �� ����
���� �� ����� � �� ����� � � ��/ %��� ��� ��*���� ��� -� ���������� �� ���������� ��� � ��� ������ ��� ���
)� �� ���� ����� �� �� ��� �� � ����/ "����
� � �������
�� ���
��
���
���� � ��
.� ��K
�� �� ���� � ��
��
���� �� ������� � ����������
����� �� ���������� ��� ����*�� � �� ���� ������� ����� ��� ��� � ��/ %����. ���������� �� �� ������� ���K
�������
��
����� ��� ���� ����� ���� ��� ���� ����
� �����
�� �D�
%�� ��� ����� �������� ��� ����� ���� �� ��K
��� ��
�!� ����� � ����
�� !� ���� !� �� ���� ���� � �� ���� ���� �!��� !� ���
4 DRDC-RDDC-2015-R018
Figure 1: ���������� � �� ���� ��������
DRDC-RDDC-2015-R018 5
%�� ����� ������� ���������� �-� ��������� ��� ����� ��� ��� � �� � � .���� ���� ����� �� ���� ����� ��� ��� ��� �� !� �� � ����/
%�� ������� ���� �� ����������� � �� *����� �� �� �������� �� �� ����,��,����K
��� ������
����� �
����
��!� �� ���� ���� � �� ���� �����
+�� ��� � �� � � ����� ��� �� ! � �� � ����/ ��� �� ���� .� �� �������� �� ��� ���� ����� � �� �������� - � ����� ��-�� ���� �� ��3���� ������� �� ��������� %��K
��� �����
��� � ��
�������� �� ������� � �� �-�*� �����0�������� �� �� ��������� �� ���,�������� �/�/� !��� � !/
3.1 Nonuniform motion
)� �������� �� ���� ����� �*�� ������ �� ��� ��*��� ����� -� ���������� �������� .�� *����� � � ���/ 6*�� �� �� ������� ���� .��� �� ���� ����� .��� ������ ������ *����� �� ��� � ������ ������ �� ���� �� ����,��,���� �:7"���������� �� �� ���� ������� *����� ��K
����� � �"� �������
.���� "� ��
��� � ���� 7-*����� ���� �� ���� 3��� .� ��*�K
�� � "� �������
�� � "� ��������
%��� ��� �� ����*�� ��� ���� � �� �����,����� ��������� ��*�� .����K
���� �� ���� � �"� �������� "� ������������
.����
�� ���� � "� ������������
� "� ������� �������� � "� ������� ��������
� �� �������� � �� ���������
6 DRDC-RDDC-2015-R018
+�� ����� ��� .� ��� .���K
�� ���� �� �� � ������ �������
�
�� ��
������
�� ��� �E�
�� �� � ������
%���� �� :7" ��������� �� �� *����� ������� .����
������� ����� � ������ � ����� ��� � ����� �H�
������� �� ��� ����*���� ��� �� ����� ��� �� -� �������� .�� ������ ���� �� ������� ���� �� � ������ ������ �� ��� .�� ��� ���/ %��� ������ ���� ���� ���� ���������� � ��� ���&���� ������������� � ��� .� .��� �-���� ������ ������������� � � :+� �:����� +��&��� ��������� ������ .�������������� ���&��� ������� ��������� � 6&���� �H�/ %�� ���� ����� ��� ������� ��������� ��/
)� �� �������� �-� ����� ����� ��� ���� �� ���� ��� �� ������� �� ��,�������� ���&��� ��� �� ������/ )� �������� �� � �� �� ������� ��� �������������� �� �� ���������� ���&��� ��� -� �0������ �E�/ %�� ���� �� ��������� �� ��*��� � �� +����� �������� ���������� � �� ���� ������������� ����� ���� .� .��� �-��� � ������ +����� ��������� ������� � -����� ����� �����/
DRDC-RDDC-2015-R018 7
4 Fourier transform in ISAR
%�� .�,����������� ���� +����� �������� �� �� �����*�� ������ ��K
#���� ��� �����
���
���
���
������ ���������� � �����$ �
.���� ��� �� �������1�� ��� �� ����� � ���/ %�� �����������K
� ���� ��� � �#���� �����
��������� �� )"'� �����/
)� ����� � ����1� �����,����� �������������� �� �� +����� ��������� .� ����������� �� ������� �������� ��� �� �� �����*�� ������ ��� �,� ���� ��������� ��� �� ���� ���� �� �� ������� �� )"'�K
%���� � �� �������
����� �F�
� �� �������
��� ���� ���� � �� ���� �����
%�� +����� �������� �� %���� �������K
&���� �
� ���
����
%���� �������� ���
��
'���%���� ���������
.���� '��� �� �� .����. ��3���� �� ���������� ��� ����*�� ��)%�/ )� ����� �������� �� ������ .� .��� �� ��� �� ����0 �/
+�� ���,*����� ���� .� ��� .��� � %���� ������ �0������� �� ��� ����� � � �K
��� � � � ������
�
�
��
����� � ���� �I�
���
���
�
��
���������
.���� ������ �� �� ��� ����*��*� �� �� ������� � � � � ��� �������� � ���/
+����� �������� �� �F� .�� �I� �� �� �� ����K
&��� �
��
��
'��� �������
��
���
�
��
��������� �������� �G�
�
��
��
'��� �������
�
���� � �
�������
���
�
��
��������
� ���������
8 DRDC-RDDC-2015-R018
��.� - ������ �� ������ ��� ��� ��� ������� �������� � ��� ��� �������� �0�������� ��� .� ��K
&��� �
��
��
'��� �������
��
���
�
��
��������� ������ � ������������ � ��
%��� �� � +����� �������� �� � ����� �� �� .����. '��� ��� �� 3�� �0��������������� �������� � �� ���&��� ���������� � �����/ %�� +����� ���������� � ����� �� .� ������� �� �&�� � �� ���*����� �� ���� +����� ����������������� ��K
&��� � ( �� ����� �� )�
�������
��
���
�
��
���������
�
�
.���� �� ������ ���*����� �� ���&���/ %��� �� +����� �������� �� ������ ���� ����� �� ������� ���� � � ���� ) �� ������ - �� �����K
*��������� � )�
�������
��
���
�
��
���������
�
�
%��� ����� ������� �� �� ����*��*�� �� �� �������� ������ ���� �� ������ ������3�� ����� ����*��*� �� �� ������� ������ �/�/� �� ������ ����� ������� ��K
+� ��� ��
�
��
����� ��
�
�������� � �����
) ��� �����3���� ������� �� ����������� �����K
� ��� � �&����� �
DRDC-RDDC-2015-R018 9
5 S-method-based improvement of the radar
image
)� ��� ������� .� .��� ������ � ����� ��� �����*���� �� ������ -����� �� ��� ���� �)% ���(�� ��������� ��*����/ )����� �� ���� �� +����� ���������������������� .� �� �� ",����� ��3��� - NE OK
*��� ��
�
��
��
&�� � �&��� � � � � �
%��� ����� ��� �����*� �� ����� ����������� �� � ��������� *�� ������ ����P���� .�/ ������ - ��������� &��� ���� �G� ��� � � .� ��K
*��� ��
�
��
��
��
��
��
��
'����'�����
��� ����
��
���
�
��
��������� � ����
����
��
���
�
��
��������� �
������ � ���� ����� � �������� �
%�� ��� �� �������� ��������� �� �� ���� ���� ����/ )�������� �*�� ������� ��,��� � ���/ )�������� �� � ������ -����-����,��� � ��� �*�� �� ����� �� �������� -���-���� ��� �� � ��� � �/ +��� �� ���*��� �&���� � ����� �� .��-���K
*��� � �
��
��
'���'�����
��� ����
��
���
�
��
��������� � ������ ���������
� (��� ����� �� )�����
����
��
��
���
����� � ���
�
.���� ������� ���������� �� �� �G�,� �� ��� ���������/
%�� ",�����,-���� ����� �� ������ � �� ���� ������� �� ������� ����� �� ��+����� �������� ������ � � ���� - .�� �� ��������� ���K
*��������� � )�
����
����
��
��
���
����� � ���
��
)� �0����� ���� ���� �� ���� ����*��*� ���
��� �
+���� ��
�
�������� �
�
���
�������� � �����
10 DRDC-RDDC-2015-R018
%��� ����� �� �� ",����� ��� �� �-��� � ��������� ��������� ��� &��,���� ��� ��� �*�� ������,����� ���� �� �����/ ������ �� �� �� +����� ��������-���� ����� �� ��������� ���� ����� ���� �� ������ ����*��*�
��
���/ ) ������� �� �� ",������ �� ����� .�� ������ ������� �������K
����
���� � ������ � ��� � .�
.��� -� ��� ���������� .��� �� ������� ����� ���� +���� � �/ %��� �����
.�� ������ ����������� .��� ������ ��� ����� ����������� ��� ���� ����,�������� .��� ���� -� ������1��/ ��� �� (���� �� �� +����� �������� �� .����.'����'������ .���� ��� .��� ������ ������ �� ������ ��� �� ��������/�/� ��� � ������/ ) ����� ���� -� ���� �� �� ����� �� �� &������ ������ ���� ���� �� ��� ������������ - ���� ��� ���� ���� ���,������ ������������� ��� �� ������ ��� �� .���,����� �������/
5.1 Numerical implementation
%�� ������� *������ �� � � ��K
*��� ���
����
&��� /�&���� /�
� �&����� � � ����
��
���
&��� /�&���� /���
)� ����� � ����� -� ��� �� � ���*��� ��������� �*�� �� .���� ���&���
�����/ ��.�*�� ����� �� 3�� ��� �� �&�/���� �/�/� �� ������������ .���� �� ����� ����&�� � /�&��� � /��� ��� / � �� �� ///� ��� ��� � �����*� �� ���������������������� �� �� ���� �� ���,*����� ������� ����� ��� � ��. ���� ��� ������ ���*��� ������� ��������� �*�� ��� ���� ���� ��� �����*� ���� ��������/%�� ",����� ��� -� �����1�� �� � ������*� ����� �� .���/ )� .� �����K
*���� ���
����
&��� /�&���� /�
���*���� � *������ � � ����&��� ��&���� ���� � ��
.�� *���� � �&����� -���� �� ������� +����� �������� -���� ������������/
%��������� �� ",����� �����*���� ��� -� �����*�� ������ .�� �� ����� ��,���� .�� ��������� ������ ����0 ��������� ��������� � � ��/ ) �� �-*��� ���� ��� ��������� ������0�� ��� ������ ��� ���� ��� � �� �0����� +�����
DRDC-RDDC-2015-R018 11
�������� ����� �� � �� �0����� ",����� ������ �� ��� ������� ��� ��� ��,���������� ��� ���� ����/ +�� ���� ��0 � � �� �� ��� ���� ����������� ���������� �� ������/ )� ����� .��� � �� �&�� � �� .��� �� �� ��,��� �.����� �� -����� ���� �� �� ����� ������ �� ����� ����� �� �������� ������ ������� �� �� ���� � ����� �������� �/ )� �������� � ����� �� � �2� .� � ��0���� ��� �/ ��� �� � �� ���� �����-�� � �� ",����� .�� ����,�����*� ��-���� �������/ ' *�� ������� ������� �� ��������� ������0� �� -� ���� ������ NE O/ ' ������� ���������� �� �� ",����� ��� �� ���������� � ������� ���������� ��� ��� -� ���� �� N�� HL G����DG�!ILE��EFLH O/
%�� ����� ����� ��� -� �-����� - ���� �� �� +% ��K
#���� ��� �����
���
���
���
'��������� ���������� � �����$ ��
.���� '��� �� � .����. ������ ��� � ����� ������� ���2��� �B��� �� �� +%������/
'� ������-�� �� �� ���*��� ������� �� ",����� �"�� ��� -� ��3��� ��� ����������� ��K
*����� ��� �
�
�
��/�#��� � /� ���#���� � /� ���� � D�
.���� ��/� �� � .����. �� �� ���&��� ������/ +�� 30�� �� ��� ���� �� �� � "���� 30�� ����� ����/ )� ������� ������� �� ����� ����� -���� �� �� � "� ��� 30�������,����� ���� ��K
*����� ��� �
�
�
��/�#���� �� � 0�#����� �� � 0�� � !�
'���� �� �� "� ��K
*����� ��� �
�
�
�
�
��/� 0�#��� � /� �� � 0�#���� � /� �� � 0�� � E�
�������� �� ���&��� .����. ������ �� ���������� ��� ��� � "� ��*�� .��� D� �0��-��K
��/� �
�� �/� � �� ����.����/
� H�
%���� �� ������������� "� ���� ��� -� �������� ��K
*����� ��� � �#���� ����� � ���
���
���
#��� � /� ���#���� � /� ���
� � F�
12 DRDC-RDDC-2015-R018
+�� � � � .� �-��� �� ������� ����� ����� ��������� - .��� ������������ .���� ��� ����� � �� ����� ����� ���������� �� C�,-���� ����� �������- .�� ���������� �����,�����/ +������� ��� �����*�� ����� � �� ����� ��������� -� �����3���� �����*�� .��� ��������� �� �����������/ ' ���.-��2 ����� �����&� �� ���������� �� �� ��0 �-������ �� � ������ �0�����/
5.2 Illustrative example
�������� ���� ���� �����/ %�� 3�� ��� ���� ����� ��� ��*��� .�� ������*����� �� "'� ��&�*���� � �� ������ ����������� �� )"'��� .���� �� �������� ���,��*��� ���� �� "'� ��&�*���� � �� ������ *����� �� )"'��/ %�������� ����� ������ ���� ���� ���� ����� ��� -� �������� �� �"������ � ��� D�K
���� � 1���%�����
������%��
�
�� � 1���%�
�
�� � 1���%�
���
������%�
�
���
.���� �� ������� 1��� �� ���.,*������ ��3��� �� 1��� � ��� �
���� ��
���/ %��
������ �� �-���*�� ��� ���� � � � ���/ +�� �� ���������� ��� ����� � � �� � .���-�K ����� � ��� � ����� � � ��� ����� � �� /
%�� ���������� �� �� ����1�� ������ �� ���.� �� +���� ��/ %�� 3�� ��� ��������� ��� ������ ��� �� *���-�� �������� � �� ������ ����/ ��� �� �� ����������� ������ ���� �� ������ ���� �� ������ ���&��� ��������� .���� ������� ������� ������ ��� �� 3�� ��� ���� ����� ��� ������ +�/ %�� ��������������������� � �� "� .�� � � �/ 4 ���������� �� *��� �� �� � � �� �� ������,����� �� �� 3�� ��� ���� ����� �� �����*��� +���� �-� - ���� ����� ��� ���������� �������� � �� ������ ���/ +�� ������ *��� �� �� � � ��� �� ������������� �� ��������� ������ � ��������� - �� �����,��� ������� -�.��� ����������� �� ������ ��� ���� �� +���� ��/ %�� ������� ����������� �� �� 3�� ������� ��������� �� �����*�� - ���� �� "� .�� � �&�� � �� ������ ������ -��� *��� �������� *�� ����� �����,���� -�.��� ���������� +���� ��/ %�������,��� -�.��� �� ������ ��� ���� �������� �� ����� ����� �� ���� ���,������/ %��� � �� ����� �� .� ���� � ���� ����������� �����&� ��� ������������ �� ����� � �����*� ���� ����������� .��� ������������/ +���������� �����-�� ������� �� �����*� "�� �� &�� ������/ %�� ������� �������������� �� ����1�� ������ �� ��*�� �� +���� ��/ ����� .� ������ �� �� *��� �� �������� �� �� ���������� ���&���/ ) ��� -� �-���*�� �� ���� *���� �� � ���
��� .���� ����������� �����*���� �� �������� ������ ����� ��� ������� .������ �� ���� .��� �� �������� �� .��� ���������� �� �� ����������� *�� ��.*���� �� � ��� � � �� ��� ���/ )� �� ��0 ������� �� �������� �� �� �����*�.����. �� ���� ���-���� �� ��������/
DRDC-RDDC-2015-R018 13
−0.5 0 0.5
−20
0
20
40
60
80
100S−method
normalized frequency
a)
K=0
mag
nitu
de
−0.5 0 0.5
−20
0
20
40
60
80
100S−method
normalized frequency
b)
K=4
mag
nitu
de
−0.5 0 0.5
−20
0
20
40
60
80
100S−method
normalized frequency
c)
K=16
mag
nitu
de
−0.5 0 0.5
−20
0
20
40
60
80
100Wigner distribution
normalized frequency
d)
K=256
mag
nitu
de
K=256
−0.5 0 0.5
0
20
40
60
80
100Adaptive S−method
mag
nitu
de
normalized frequency
e)
−0.5 0 0.50
5
10
15
20
25
30
35Values of K
K
normalized frequency
f)
Figure 2: �������� � �� ���
����
� ����� �� ����� �� ��������� ������� ���� � � ��� �� ������ ���� � � �� �� ������ ���� � � ��� �� ���
����������� ������� ���� � ��� � �� ����� ����� �� � ������! ��������� "���� � � ��� �� ������ �� ������! �������
14 DRDC-RDDC-2015-R018
6 Adaptive S-method-based radar image
6.1 Adaptive 1D SM
����� .� ��*� � ���� �� �� �����*� "� ��� 30�� ����� ����� - �� �� ���� ������� ��� -� �*����� ��� 30�� �����,����� ����/ %�� �����*� "� �� ��������� ��*��������� �����*��� �� %+ ������������ �� NE�O/ %�� �����*� � "� ��� ����� ��������� -� ��3��� ��K
*����� ��� � �#���� ����� � ���
�
�
���������
���
#��� � /� ���#���� � /� ���
��
�� � I�
%�� ���� ���-��� ���� �� �� ����������� �� ����� ���/ ����� ��� ��� ����� -��-����� �� � ��0���� *��� �� / ��� .���� �� ��� �� #��� � /� ���#���� � /� ����
��� ��� �� "� ��������� �� ������ ��� � �����3� �������� !���� ���� ��� .������� �� #��� � /�� ���#���� � /�� ���� ��� �/�� 2 �/� ��� ������ ��� �� ��������/ %������ -� .���� ��K
����� ��� � �� !��
��
����
��� #��� � /�� ���#���� � /�� ���� � !���� ���� � � G�
.������
����
��������� ������� �������� ��� ������� � ������� �0��������� ���� ���,
��� ��� *����� /� � �� ���� // %�� �������� *��� ��� -� ��������� �� *����� .��/%�� ���-�� �������� �� �������� �� NE�O ��K
! � 3!������
�#���� ������ ����
.���� 3 ��� -� ������ �� � ����� *���� ��� �0����� 3 ����"� #"/ 7� ��������� �������� ��� -� �������� �� �� ���� ������ ��� ���������� ����� �� �����,����� ����/ )� ��� .�� ��������� ��*��� ����� ����� ��� ����*�� ��� �� ������������ �� �� ��� �� �� ���� ����� ��������/ )� �� ���� �� ������ �������- ������ .� ��� ����� ���-�� �������� ��K
! � !�
�3!������
�#���� ������ 4������� ����� �� �
.���� ������ ��� �� *������� �� �� ����� ����� ����� - �� �����/ '� ������� ������� �� �� "� ��� -� ���� �� NEDO/ )� ��� ����� .� ��� ����*� ��� .��2 ������������ .��� �� �� ��������� ��<����� - �����/ =������� 4 �� ������� ������� �-� ����� 4 � � ����� ����� ����/
%��� ����������� �������� ��� -� ������� ������ ��� ������� �� �� ����� �����/)� �������� .���,������-�� �����&�� ���� �� ������ ����� ���������� ��� -� ���
DRDC-RDDC-2015-R018 15
�� ��� ���������� NE!O/ %�� �������� ��� �� �������� ����������� -���� ���� 7� �������� �� ��� ���� NE!O/ %�� �� +% ������� �#���� ���� �� �2���� ����� ��0��� ������ ������ ��� �� �������� %�� �������� ��� �� ������������������� -���� �� �� 7� �������� �� ������1�� ��K
"�� 6����� �� ������ *��� ��� ��������/ ����� �� ������ *��� ��� �������� �� �� � �� ���� �� �� ��0��� ������ ��0���K
5 ��
�!������
�#���� ����� ����
"�� � ������� .� ��� *� ��� *�� .���� *� �� � �� �� ������ *���� �� ����0��� .���� ������ �� ������ ��� �� ����� �������� 5K
*� ��
�����
�#���� ���� �� ���� ��� � �#���� ���� 6 5� ��D�
.����� *� �� � �� �� ������ *���� �� �� ��0��� .���� ������ �� ���������� �� ����� �������� 5K
*� ��
�����
�#���� ���� �� ���� ��� � �#���� ���� 2 5� � ��!�
"�� D ������� .� ��. ���������� 5� ��� 5�� �� �*����� *���� �� �� �-����� ���K
5� �*�$�
� 5� �*�$�
� ��E�
.���� $� ��� $� ��� ��-�� �� ������� ����� �� ��D� ��� ��!� �������*��/
"�� ! ����� � ��. �������� *���K
5 ��
��5� � 5��� ��H�
"�� E ����� ���� � ����� � ��� �� ��B������ �� 5 �� �������*� �������� �� ������� ��� � �����3��� ��������� �� ��� � �����3�� ��-�� �� �������/
%�� ��������� ��� �� �� ��������� ��� �-����� ���� 3*� ��������/ )� �&����*���� ! � 5�� �� ��� �� -�� � ��� �� �����*� "� ���������/
16 DRDC-RDDC-2015-R018
6.2 Adaptive 2D SM
%�� �����*� �� "� ��� -� �*����� �� N!�OK
*����� ��� � �#���� ������
���
�
�
���������
���
���������
���
#��� � /� �� � 0�#���� � /� �� � 0�
��
��
���
�
�
���������
���
��
�����������
#��� � /� �� � 0�#���� � /� �� � 0�
��
�� ��F�
����� .� ��*� � �������� .� �����*� *���� ����� ��� ��� 7���� ��� ��� ���� ��0���� �� ����� �����/ ��.�*��� ����������� �����1���� �� ��� ���� �� ��P�� ���� ���� ���� � ���,������ �������/ )������ .� .��� �� 8���� ��� � ����� ��� �7���� ���� �� �� ��� �����*� *��� ��� .��� �� �� ��� �&��� .����. ��� � -����������/ %�� �����*� �&��� .����. .��� 8���� ��� � 8 ��� �� ��������������� ����� ��0�� ��� -� ��������� �� � ��0���� *��� �� 8 ��� .���� ��� ����#��� � /� �� � 0�#���� � /� �� � 0� ��� �/� 0� � 8 ������� ��� � �� -����� �� �� ����&��� .����.� ��� ������ ��� � �����3� �������� !���� ���/ %��� ��� -� .������K
8���� ��� � �� !��
��
�����
�#��� � /� �� � 0�#���� � /� �� � 0� � !���� ���� � ��I�
%�� �����*� �� "� ��� �����*� ����������� �� �� ����� ����� ���� �������������� -�� �� ����� ��� �����,����� ����� ��� � ��� -� ���� �� �� ���� �� ������.�� �����3��� ��������� �� -�� ���������/ %��� ��������� ��� ���� �� �� ���� ��*�� ���������� ����*��� �� �� �� ���� .��� ����� ��� ���� ��� �����*�� ������ ���� ����� - ���� �� ���� ���� ����/
��.� .� �*��*��. ��� ��*������ �� �� �������� �����&��/ %�� �����*� "� ��� ������������� �����&� �� ����3�� ������� ����� ����� �������� - ������ �� +%/ '�������� ���������� ������� �� .� ����K �������� �*������ ��������� ���� � �� ������� ����� �����/ 4�� ���� ���� ��&��� �� � ���������������� -����� ����� �� ������ �� ������ ������������� �������� ��� ����������������/ )� �������� ����.��� �����1���� �� �� "� �� .��� ��*������ ��� -�� ���� �� ������� NH�O/ %��� ����.��� ��&���� �� � ������� ����3����� � -� ��� ���� �������� ����������/ '� � .��� -� ���� ���� "����� !� �����*�� ����� .�� ��"� ��� &�� ������ ��� .� ��� ��� �������� �� ��� �� �� ���� ��������� � -�
��� �� � ����,�B -�.��� ������ ��� &��� �� ����� ������ ��� �����������������/
' ������� ���������� �� �� �����*� ",����� ��� �� ���������� � ������� ���������� ��� ��� -� ���� �� N FL G�!��!H�!ILE�O/
DRDC-RDDC-2015-R018 17
7 Local polynomial Fourier transform-based
radar image
%���� ��� ������� .���� ���� �� 2��.� � � �� �2��.� �� �� ���������/ +���0������ ��� ������� ���� -� �0������� �� ���������,����� ������� N E��!OK
���� � 1%���������������������� �
���
.���� �� ��������� $�� .�� .�� � � � � . ��� �2��.�/ ' ���� ����������� �� ���������� �� �� ���&��� ������ �� �����*�� - �� ��������� +����� ����������3��� -K
�)������������� �$� �
��
��
����%���������������������� �
���� ��G�
.��� ��������� $��$�� � � � �$ ��� �&�� � �� ������ ��������� .�� .�� � � � � . /+������ *���� �� �2��.� ��������� $��$�� � � � �$ �� ���� ������ ������������ -� ���� - � ������ ������ �*�� � �����-�� �� �� *���� ��� $��$�� � � � �$ ���������� �� ������ .��� �� ��0����� ���������� �����-��� �� �����*�� ��� ������� ����� �� ���� ������ � $ � $�� ��� $� � .�� $� � .�� � � � �� �-������/ %����������� �� -� ���,��������/
+�� ���,������� �������� ��� �������� �� -� ��� �� �� ���������� ���������� -� ���������� �� � ��������� ����� ������ .���� �� ������� .����./ )� ������� �� ����� ��������� +����� �������� �:=+%�� �������� - R�2�*��2 NEE�EHO��� -� ���/ ) �� ��3��� ��K
��)������������� ���$� �
��
��
���� 9 �'�9 �%���������������������� �
���9� �D��
)� �������� ��������� $��$�� � � � �$ ���� -� ��� ��������� �� ��� ��� ���� �������� �� �� �� �� ������ ��������� ���� -� ��B����/
' ������� ���������� �� �� ����� ��������� +����� �������� ��� �� ����������� ������� ��� ������� ��� ��� -� ���� �� N�!�! �!D�!F�E�O/
18 DRDC-RDDC-2015-R018
8 SAR/ISAR toolbox
%�� "'�()"'� ���-�0 .�� ��*������ -���� �� �� ��������� ������-�� �� �����*��� �������/ %.� ���������� ��� ����������K
� ",�����,-���� �������
� :���� ��������� +����� �������� �:=+%�,-���� �������
4����� �� ���� ������� ��� �� ����� ��������� �� ���-�0 ������� J���� )�,������ ���� ��� '�*����� J�����1���� ����-������/
8.1 Files and installation
%�� ���-�0 ��� 3*� ������� 3���K
�������� %��� 3�� �������� ",�����,-���� ������� �� � ��*�� ����� ���/+�� ���� ������� �� ���� ����� �� �� �'%:'4 ������� ����/
�������� %��� 3�� �������� �� :=+%,-���� ������� �� � ��*�� ����� ���/+�� ���� ������� �� ���� ������ �� �� �'%:'4 ������� ����/
�������� %��� 3�� �� � J���� )������� .���� �� ����-�� � ������� �������������� �� ��� ��3��� �� ������� ���/ %� ��� J���� )������� ������� �� �� �'%:'4 ������� ����/
��������� %��� 3�� �� � ����������� �� ���� �������; ����/ %� �������� �� ������� �� �� �'%:'4 ������� ����/
��������� %��� 3�� �� � ������ ��� ��*����� ��� *�����1����/ ) �� ���- J���� )������ ��� ����/ %��� ������ ��� ����������� -� ������� �� ��� �� �� ���-�0 �� ����� � *�����1� �� ��-���� �� ���/ %�������� �� ������ .�� �� %���,+��&��� ���-�0/ %.� ������� ��� 3������ ������� ��� ��� ����� �� ����� �������� ������/
������� ��� ��� , %�� ����� �� � ��5,�E ������� .�� �� ����,�������� �����-,
�� ����� �� ���� �� �� �� ����� �� �� �������/ %�� �������� ��� � ���������&��� Q,-��� ����� �������� � � ����� ���&��� �� G 5�1/ C�� � ��� �� H!������ ���&������� � ��� � -���.��� �� E � ��1 ��� � ����� �������� �� �/�GD�/ %�� =�+ �� �� 2�1 ��� �� �)% �� /H! �������/ ' ��� �� H! ����� ����� ���E � �����,����� ����� ��� ��� ��� �� �������/
DRDC-RDDC-2015-R018 19
Figure 3: "������ ������� # ��� ���
�
�������� 4����� ��� , %�� ����� �� � 4����� F�F �������/ %�� �������� ��� ������� ���&��� Q,-��� ����� �������� � � ����� ���&��� �� G 5�1/ C�� ���� �� H! ������ ���&������� �� .�*����� ��� � -���.��� �� E� ��1 ��� ������ �������� �� �/ %�� =�+ �� �� 2�1 ��� �� �)% �� �/I� �������/ ' ��� ��H! ����� ����� ��� �EH �����,����� ����� ��� ��� �� �� �������/
%� ������ �� ���-�0� ��� ��� �� 3��� �� �� .��2