Моделирование помех от земной поверхности для определенной местности с помощью радиолокационных изображений и других данных дистанционного зондирования / Site-Specific Land Clutter Modeling by Fusion of Radar Remote Sensing Images and Digital Terrain Data

Курекин А. А. / Kurekin, A. A.
Plymouth Marine Laboratory, Plymouth, UK / RUS Plymouth Marine Laboratory, Plymouth, UK
Курекин А. С. / Kurekin, A. S.
Kalmykov Center for Radio Physical Sensing of the Earth of NAS of Ukraine and NSA of Ukraine, Kharkov / RUS Kalmykov Center for Radio Physical Sensing of the Earth of NAS of Ukraine and NSA of Ukraine, Kharkov
Lever K.V. / Lever, K. V.
Cardiff University, School of Engineering, UK, Adjunct Research Professor in the Institute for Telecommunications Research at the University of South Australia / RUS Cardiff University, School of Engineering, UK, Adjunct Research Professor in the Institute for Telecommunications Research at the University of South Australia
Яцевич С. Е. / Yatsevich, S. Y.
Institute of Radio Physics and Electronics of NAS of Ukraine, Kharkov / RUS Institute of Radio Physics and Electronics of NAS of Ukraine, Kharkov
Выпуск в базе РИНЦ
Курекин А. А., Курекин А. С., Lever K.V., Яцевич С. Е. Моделирование помех от земной поверхности для определенной местности с помощью радиолокационных изображений и других данных дистанционного зондирования // Физические основы приборостроения. 2012. Т. 1. № 3(4). С. 42–54. DOI: 10.25210/jfop-1203-042054
Kurekin, A. A., Kurekin, A. S., Lever, K. V., Yatsevich, S. Y. Site-Specific Land Clutter Modeling by Fusion of Radar Remote Sensing Images and Digital Terrain Data // Physical Bases of Instrumentation. 2012. Vol. 1. No. 3(4). P. 42–54. DOI: 10.25210/jfop-1203-042054


Аннотация: Предлагается новый метод формирования карты по- мех от земной поверхности для выбранного района действия радиолокатора и его рабочих параметров посредством совместной обработки многоканальных изображений дистанционного зондирования, и циф- ровых данных о местности. В предлагаемом методе для измерения интенсивности помех от суши исполь- зуется радиолокатор дистанционного зондирования установленный на самолете. Формирование карты помех осуществляется посредством обработки изме- рений выполненных для углов скольжения поверхно- сти и рабочих частот радиолокатора воздушного ба- зирования, а также экстраполяции их на углы сколь- жения и рабочие частоты, характерные для наземного радиолокатора. Для детального описания типов зем- ной поверхности в данном методе используется пред- варительная классификация многоспектральных кос- мических изображений дистанционного зондирова- ния. Для наземного радиолокатора углы скольжения и области видимости поверхности оцениваются по его координатам и данным о высотах поверхности. Цифровые топографические карты используются для геометрической привязки применяемых наборов дан- ных. Для оценки достоверности и точности проведе- но сравнение полученной экспериментально карты помех с картой помех, сформированной альтернатив- ным методом.
Abstract: In this paper we present a new method for generating land clutter map specific to the selected land radar site and its operating parameters by fusion of multimodal remote sensing images and digital terrain data of the environment. Our method uses airborne remote sensing radar to measure the intensity of land clutter and generates a clutter map from radar images by extrapolating airborne measurements at specific grazing angles and operating frequencies to quite different grazing angles and operating frequencies used by land-based radar. This involves classification of multispectral remote sensing satellite images to provide a detail description of terrain types, use of digital terrain elevation data with the land radar position and height to provide local grazing angles and terrain visibility map, and use of digital topographic map to provide the geometric reference for all data sets. The resulting clutter map is compared with the corresponding one generated by a comprehensive modelling method to demonstrate the consistency and accuracy.
Ключевые слова: помехи от земной поверхности, моделирование помех, модель обратного рассеяния, совместная обработка данных, обработка изображений, Radar sensor, land clutter, site-specific modelling, exponential backscattering model, remote sensing, data fusion, помехи от земной поверхности


Литература / References
  1. Волосюк В. К., Кравченко В. Ф. Статистическая теория радиотехнических систем дистанционного зондирования и радиолокации. М.: Физматлит, 2008. 703 c.
  2. Skolnik, M. I. Radar Handbook / 2nd ed., McGrawHill, New York. 1990. 1200 p.
  3. Billingsley, J. B. Low Angle Radar Land Clutter: Measurements and Empirical Models / William Andrew Publishing, New York, 2002. 750 p.
  4. Lin, C. C., and Reilly, J. P. A Site-Specific Model of Radar Terrain Backscatter and Shadowing // Johns Hopkins APL Technical Digest. 1997. 18, (3). P. 432–447
  5. Гончаренко А. А., Кравченко В. Ф., Пономарев В. И. Дистанционное зондирование неоднородных сред. М.: Машиностроение, 1991. 256 с.
  6. Radford, D., Kurekin, A., Marshall, D., and Lever, K. A New DCT-Based Multiresolution Method for Simultaneous Denoising and Fusion of SAR Images // Proc. ISIF and IEEE Information Fusion Conf. Florence, Italy. July 2006. P. 1–8.
  7. Darrah, C. A., and Luke, D. W. Site-Specific Clutter Modelling Using DMa Digital Terrain Elevation Data (DTED), Digital Feature Analysis Data (DFAD), and Lincoln Laboratory Five Frequency Clutter Amplitude Data // Proc. IEEE National Radar Conference, Ann Arbor, Michigan. May 1996. P. 178–183.
  8. The NASa Public Domain Release of Landsat ETM+ Geocover 2000 Product: Tile N-35–45_2000 Data. Page URL: http://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/. Accessed august 2012.
  9. The NASa Public Domain Release of Shuttle Radar Topography Mission Digital Topographic Data, SRTM3 Version 2, Data Tile at 49 Degrees North Latitude and 36 Degrees East Longitude. Page URL: http://dds.cr.usgs.gov/srtm/version2_1/srtm3/eurasia/n49e036.hgt.zip. accessed august 2012.
  10. Tsymbal, V. N., Gavrilenko, A. S., Negoda, A. A., et al. Exploitation Background of the Airborne Four — Frequency Radar Complex «MARS» for Sea Surface, Sea Ice and Land Monitoring and the Project of Designing an Airborne Multiprofile Complex for Remote Sensing of Environment in Ukraine // Proc. The Third International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition, Copenhagen, Denmark, July 1997. P. 188–195.
  11. Бычков Д. М., Гавриленко А. С., Ганапольский Е. М. и др. Комбинированная калибровка радиолокаторов бокового обзора с реальной и синтезированной апертурами антенн, используемых для дистанционного зондирования Земли // Успехи современной радиоэлектроники. 2005. № 6. С. 31–41.
  12. Ulaby, F. T., Moore, R. K., and Fung, A. K. Microwave Remote Sensing: Active and Passive, From Theory to Applications / Vols. 2 and 3. Artech House. Dedham, MA. 1986. 1120 p.
  13. Kingsbury, N. G. Image Processing with Complex Wavelets // Philosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1999. 357 (1760). P. 2543–2560.
  14. Mallat, S. G. A Theory for Multi-Resolution Signal Decomposition: the Wavelet Representation // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 1989. 11 (7). P. 674–693.
  15. Donoho, D. L. De-Noising by Soft-Thresholding // IEEE Transactions on Information Theory. 1995. 41 (3). P. 613–627.
  16. Xie, H., Pierce, L., and Ulaby, F. T. Statistical Properties of Logarithmically Transformed Speckle // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2002. 40 (3). P. 721–727.
  17. Richards, J. A. and Jia, X. Remote Sensing Digital Image Analysis: An Introduction // Springer-Verlag. Berlin. 4th Edn. 2006. 439 p.
  18. Press, W. H., Teukolsky, S. A., Vetterling, W. T., and Flannery, B. P. Numerical Recipes: the Art of Scientific Computing / Cambridge University Press. Ney York. 3rd Edn. 2007. 1256 p.
  19. Kulemin, G. P. Millimeter Wave Radar Targets and Clutter / Artech House, Norwood, MA. 2003. 342 p.
  20. Kurekin, A., Marshall, D., Radford, D., Lever, K., and Dolia, A. Mitigation of Sensor and Communication System Impairments for Multichannel Image Fusion and Classification // Proc. ISIF and IEEE Information Fusion Conf., Philadelphia, USA. July 2005. P. 530–537.
  21. Кулемин Г. П., Тарнавский Е. В. Пространственно-временные характеристики обратного рассеяния от земной поверхности // Успехи современной радиоэлектроники. 2004. № 12. С. 60–71.
  22. Kulemin, G. P., and Tarnavsky, E. V. Land Clutter Map Development for Millimeter-Wave Radar // Proc. IEEE Radar Conference “Radar03”. May 2003. P. 399–404.
  23. Кулемин Г. П., Рассказовский В. Б. Рассеяние миллиметровых волн поверхностью земли под малыми углами. Киев: Наук. Думка, 1987. 232 с.