Journal of Geospatial Information Technology

fa مقایسه الگوریتم های پردازش سیگنال به منظور تشکیل تصویر سه بعدی رادار روزنه مصنوعی برای سامانه زمینی در باند میلیمتری Comparison Study of Signal Processing Algorithms for 3D SAR Imaging of MM-WAVE GBSAR System سنجش از دور RS پژوهشي Research این مقاله به بررسی عملکرد قابلیت تصویربرداری رادارروزنهمصنوعی سهبعدی در سامانه زمینی با طول موج میلیمتری میپردازد. افزایش کاربردهای سنجشازدور راداری و نیاز به دادههای متنوع، توجه زیادی را به توسعه سامانه های رادار زمینی جلب کردهاست. سامانههای رادارروزنهمصنوعی زمینی (GBSAR) دارای زاویه دید مناسب، نرخ تصویربرداری بالا، و هزینه ساخت و نگهداری کم هستند. بااینحال، طول روزنه مصنوعی در سامانههای GBSAR محدود است و علاوهبراین، اختلاف بین برد نزدیک و دور، درمقایسه با سامانههای هوابرد یا ماهوارهای، زیاد است. موارد ذکرشده در سیگنالهای دریافتی و درنتیجه کیفیت تصویر نهایی تاثیرگذار هستند. در این مقاله سه الگوریتم پردازش سیگنال بکپروجکشن(BP)، تبدیل فوریه (FT)، و رنج-مایگریشن (RMA) برای تشکیل تصویر سهبعدی در سامانه GBSAR توسعهپیداکرده و بررسی میشوند. سامانه مورد نظر در باند W فعالیت میکند و از دو ریل افقی و عمودی بهمنظور ایجاد روزنه مصنوعی بهره میبرد. الگوریتمهای ذکرشده، توسط دو آزمایش مختلف در محیط شبیهسازی مورد بررسی و ارزیابی قرار میگیرند. همچنین، از چهار معیار تفکیکپذیری زاویه، PSLR، ISLR، و SCR جهت ارزیابی و مقایسه نتایج بهره گرفته میشود. طبق نتایج شبیهسازی هر سه الگوریتم نتایج قابل قبولی را در تشکیل تصویر سهبعدی از سیگنال خام بدست آوردند. با مشاهده تصاویر حاصل از الگوریتم RMA میتوان دریافت که در راستای عمودبر برد با افزایش فاصله هدف از مرکز تصویر، شدت انرژی بازتابی توسط این الگوریتم ضعیفتر از دو الگوریتم دیگر است. علاوهبراین، تفکیکپذیری زاویه در الگوریتم RMA نسبت به تغییر برد اهداف پایدار است در حالیکه دو الگوریتم دیگر در فواصل نزدیک تفکیکپذیری ضعیفی را بههمراه دارند. در بررسی فشردهسازی انرژی سیگنال، تصویر الگوریتم RMA نتایج ضعیفتری را بههمراه داشت که باعث نتایج نامطلوب این الگوریتم در فواصل دور گردید. دو الگوریتم FT و BP در اکثر موارد نتایج مشابهی را بههمراه داشتند که میتواند بهعلت شباهت در رویکرد هر دو الگوریتم باشد. الگوریتم FT برای سامانه مورد نظر تفکیکپذیری بهتری را به همراه داشت و درحالیکه BP عملکرد مناسبتری در فشردهسازی بههمراه داشت. This paper evaluates and compares the three-dimensional imaging algorithms for an mm-wave ground based synthetic aperture radar system. There has been significant attention to the development of new ground-based synthetic aperture radar (GBSAR) systems by increasing the demands for various radar remote sensing applications and data. GBSAR systems have unique capabilities, including optimum visual angle to the area of interest, high imaging rate, and low manufacturing and maintenance costs. However, the drawbacks of GBSAR systems can be their limited length of synthetic aperture and high variation between the near and far range comparing to the airborne and satéllite systems. These can affect the received signals and, consequently, the final radar image. To this end, in this paper, three signal processing algorithms, including the Backprojection (BP), Fourier Transform (FT), and Range Migration (RMA), are evaluated for three-dimensional SAR imaging of a GBSAR. This system operates in W frequency band and consists of a two-dimensional mechanical rail to generate a planar synthetic aperture. The above algorithm  were investigated in a simulation environment using two different experiments, and the results were evaluated with four metrics, including angular resolution, peak sidelobe ratio (PSLR), integrated sidelobe ratio (ISLR), and signal-to-clutter ratio (SCR). According to the obtained results, all three algorithms presented acceptable imaging results. However, RMA demonstrated a high sensitivity of the target reflectivity to its distance from the zero Doppler line. Furthermore, RMA had more stability in decreasing the angular resolution by increasing the target’s range than the BP and FT algorithms. In contrast, BP and FT obtained poor results in near-field areas. In the case of signal compression, generally, RMA got poor results compared to the other two algorithms, which led to inappropriate results in far distances. Because of having a similar attitude, BP and FT, mostly  obtained similar results. However, FT obtained more appealing results with better angular resolution, while the BP algorithm demonstrated slightly better signal compression. الگوریتم رنج-مایگریشن, الگوریتم بک پروجکشن, تبدیل فوریه, حوزه فرکانس, حوزه زمان Range migration algorithm, Backprojection, Fourier transform, Frequency domain, Time domain 69 87 http://jgit.kntu.ac.ir/browse.php?a_code=A-11-50-1&slc_lang=fa&sid=1 Benyamin Hosseiny بنیامین حسینی ben.hosseiny@ut.ac.ir 10031947532846008672 10031947532846008672 No Department of Surveying and Geospatial Engineering, College of Engineering, University of Tehran دانشکده مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران Jalal Amini جلال امینی jamini@ut.ac.ir 10031947532846008673 10031947532846008673 Yes Department of Surveying and Geospatial Engineering, College of Engineering, University of Tehran دانشکده مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران Safieddin Safavi-Naeini صفی الدین صفوی نائینی safavi@uwaterloo.ca 10031947532846008674 10031947532846008674 No Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Waterloo, ON., Canada دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه واترلو، آنتاریو، کانادا