gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya / Gyroscopy and Navigation0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2016.24.4.047-058gyroscopy-374Research ArticleСтатьиАнализ требований к точностным характеристикам инерциальной системы навигации в радаре с синтезированной апертурой антенныAnalysis of the accuracy requirements for the inertial navigation system in synthetic aperture radarsВеликановаЕ. П.VelikanovaE. P.

Великанова Елена Павловна, кандидат технических наук, доцент. 

ГельцерА. А.Gel’tserA. A.

Гельцер Андрей Александрович, кандидат технических наук, доцент. 

ЭрдынеевЖ. Т.ErdyneevZh. T.

Эрдынеев Жаргал Тумэнович, аспирант. 

ПанокинН. В.PanokinN. V.

Панокин Николай Викторович, кандидат технических наук, начальник управления науки

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, кафедра радиотехнических системРоссияTomsk State University of Control Systems and RadioelectronicsRussian FederationТомский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, кафедра телекоммуникаций и основ радиотехникиРоссияTomsk State University of Control Systems and RadioelectronicsRussian FederationНИТУ «МИСиС» (г. Москва).РоссияThe National University of Science and Technology MISiS, MoscowRussian Federation2016031220252444758Copyright © Великанова Е.П., Гельцер А.А., Эрдынеев Ж.Т., Панокин Н.В., 20252025Великанова Е.П., Гельцер А.А., Эрдынеев Ж.Т., Панокин Н.В.Velikanova E.P., Gel’tser A.A., Erdyneev Z.T., Panokin N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/374

В статье описано влияние фазовых искажений траекторного сигнала на характеристики изображения, получаемого автомобильным радаром миллиметрового диапазона с синтезированной апертурой антенны (РСА). Приведен расчет требований величине погрешностей датчиков бесплатформенной инерциальной навигационной системы для получения итогового изображения приемлемого качества. Выполнен анализ параметров инерциальных датчиков разного класса точности в целях формирования рекомендаций по их выбору в зависимости от условий работы РСА и требуемой разрешающей способности.

This paper describes the effect of trajectory-signal phase distortion on the image received by millimeter-wave automobile synthetic aperture radars (SAR). Calculations of the requirements for the errors of the sensors included in a strapdown inertial system to provide the resultant image with acceptable quality are given. Parameters of different accuracy-grade inertial sensors are analyzed; recommendations for choosing inertial sensors depending on SAR operating conditions and the required resolution are analyzed.

Автомобильный радар с синтезированной апертурой антенныбесплатформенная инерциальная навигационная системафазовые искаженияпогрешность акселерометра и гироскопаавтофокусировка изображения.Synthetic aperture radarstrapdown inertial navigation systemphase errorsaccelerometer and rate gyro parameters errorsautofocus algorithmReferencesAkliouat H., Smara Y. Bouchemakh L. Synthetic aperture radar image formaton process: application to a region of north Algeria // Envisat Symposium, April 23-27. Montreux, Switzerland, 2007. P.76–79.Akliouat H., Smara Y., and Bouchemakh L. Synthetic aperture radar image formation process: application to a region of north Algeria, Envisat Symposium, April 23–27. Montreux, Switzerland, 2007. P.76–79.Wang L., Zhang Y. An improved Algorithm of Range-Doppler for Air-borne Synthetic Aperture Radar // Proc. International Conference on Transportation, Mechanical, and Electrical Engineering (TMEE), December 16-18. Changchun, China, 2011. P. 1713–1716.Wang L. and Zhang Y. An improved algorithm of range-Doppler for air-borne synthetic aperture radar // Proc. Int. Conference on Transportation, Mechanical, and Electrical Engineering (TMEE), December 16–18. Changchun, China, 2011. P. 1713–1716.Mirbolouk S., Maghsoodi M., Torabi M. Synthetic Aperture Radar Data Processing // International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering. 2013. Vol. 3. Issue 5. P. 805–809.Mirbolouk S., Maghsoodi M., and Torabi M., Synthetic aperture radar data processing // Int. J. Advanced Research in Computer Science and Software Engineering. 2013. Vol. 3. Is. 5. P. 805–809.Ефимов А.В., Карпов О.А., Толстов Е.Ф. Способы и алгоритмы синтезирования апертуры антенны при переходе к сверхширокополосным зондирующим сигналам [Электронный ресурс]. Москва: ГУП НПЦ «Спурт», 2009. Режим доступа: http://www.mivlgu.ru/conf/armand2012/pdf/S3_5.pdf, свободный.Efimov A.V., Karpov O.A., and Tolstov E.F. Methods and algorithms for designing synthetic aperture radar in the transition to ultra-wideband probing signals. Moscow: GUP NPTs Spurt, 2009. http://www.mivlgu.ru/conf/armand2012/pdf/S3_5.pdf. (In Russian).Mittermayer J., Moreira A. Spotlight SAR data processing using the Frequency Scaling Algorithm // IEEE transactions on geoscience and remote sensing. 1999. Vol. 37. № 5. P. 2198–2214.Mittermayer J. and Moreira A. Spotlight SAR data processing using the frequency scaling algorithm // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1999. Vol. 37. No. 5. P. 2198–2214.Неронский Л.Б., Михайлов В.Ф., Брагин И.В. Микроволновая аппаратура дистанционного зондирования поверхности Земли и атмосферы. Радиолокаторы с синтезированной апертурой антенны: Учеб. пособие / СПбГУАП. СПб., 1999. Ч. 2. 220 с.Neronskii L.B., Mikhailov V.F., and Bragin I.V., Mikrovolnovaya apparatura distantsionnogo zondirovaniya poverkhnosti Zemli i atmosfery. Radiolokatory s sintezirovannoi aperturoi antenny: Uchebnoe posobie (Microwave Equipment for Remote Sensing of the Earth Surface and Atmosphere. Synthetic Aperture Radars: Tutorial). St.Petersburg: SPbGUAP, 1999. Part 2.Радиолокационные системы воздушной разведки, дешифрирование радиолокационных изображений: Учеб. пособие под ред. Школьного Л.А/ Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008. 530 с.Radiolokatsionnye sistemy vozdushnoi razvedki, deshifrirovanie radiolokatsionnykh izobrazhenii: Uchebnoe posobie (Radar airborne surveillance systems, interpretation of radar images: Tutorial). Shkol’nyi L.A., Ed. Isdatel’stvo VVIA prof. N.E. Zhukovskogo, 2008.Авиационные системы радиовидения / Под ред. Г.С. Кондратенкова. М: Радиотехника, 2015. 648 с.Aviatsionnye sistemy radiovideniya (Airborne radio-wave imaging systems). Kondratenkov G.S., Ed. Moscow: Radiotekhnika, 2015.Borges G.A., Lanari A.P., Ishihara J.Y. An IMU/magnetometer/GPS-based localization system using correlated Kalman filtering сигналам [Электронный ресурс]. 2008. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/228865673_An_IMUMagnetometerGPSbased_localization_system_using_correlated_Kalman_filtering, ограниченный.Borges G.A., Lanari A.P., and Ishihara J.Y. An IMU/magnetometer/GPS-based localization system using correlated Kalman filtering сигналам, https://www.researchgate.net/publication/228865673_An_IMUMagnetometerGPSbased_ localization_system_using_correlated_Kalman_filtering.Sokolovic V., Dikic G., Stancic R. Integration of INS, GPS, Magnetometer and Barometer for Improving Accuracy Navigation of the Vehicle // Defence Science Journal. 2013. Vol. 63. № 5. P. 451–455.Sokolovic V., Dikic G., and Stancic R. Integration of INS, GPS, magnetometer and barometer for improving accuracy navigation of the vehicle // Defence Science Journal. 2013. Vol. 63. No. 5. P. 451–455.Zhang P., Gu J., Milios E.E. Huynh P. Navigation with IMU/GPS/Digital compass with Unscented Kalman Filter // International Conference on Mechatronics & Automation. Niagara Falls, Canada, 2005. P. 1497–1502.Zhang P., Gu J., Milios E.E., and Huynh P. Navigation with IMU/GPS/digital compass with unscented Kalman filter // Int. Conf. on Mechatronics & Automation. Niagara Falls, Canada. 2005. P. 1497–1502.Васильев П.В., Мелешко А.В. Пятков В.В. Повышение точности корректируемой инерциальной навигационной системы // Известия вузов. Приборостроение. 2014. Том. 57. №12. С. 15–21.Vasil’ev P.V., Meleshko A.V., and Pyatkov V.V. Improving the accuracy of a correctable inertial navigation system // Izvestiya vuzov. Priborostroenie. 2014. Vol. 57. No. 12. P. 15–21.Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли: Учеб. пособие для вузов / Под. ред. Г.С. Кондратенкова. М.: Радиотехника, 2005. 368 с.Radiovidenie. Radiolokatsionnye sistemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli: Ucheb. posobie dlya vuzov (Radio-wave Imaging. Remote Sensing of the Earth Surface: Tutorial). Kondratenkov G.S., Ed. Moscow: Radiotekhnika, 2005.Doerry А. W. Motion Measurement for Synthetic Aperture Radar [Электронный ресурс]. 2015. Режим доступа: http://prod.sandia.gov/techlib/access-control.cgi/2015/1520818.pdf, свободный.Doerry А. W. Motion Measurement for Synthetic Aperture Radar, http://prod.sandia.gov/techlib/access-control.cgi/2015/1520818.pdfМатвеев В.В. Инженерный анализ погрешностей бесплатформенной инерциальной навигационной системы // Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 9. Ч. 2. C. 251–267.Matveev V.V. Engineering analysis of errors of a strapdown inertial navigation system // Izvestiya TulGU. Tekhnicheskie nauki. 2014. Is. 9. Part 2. P. 251–267.Woodman O.J. An introduction to inertial navigation. [Электронный ресурс]. 2007. Режим доступа: http://www.cl.cam.ac.uk/techreports/UCAM-CL-TR-696.html, свободный.Woodman O.J. An Introduction to Inertial Navigation. 2007. http://www.cl.cam.ac.uk/techreports/UCAM-CL-TR-696.htmlFong W.T., Ong S.K., Nee A.Y. Methods for in-field user calibration of an inertial measurement unit without external equipment // Measurement Science and Technology. 2008. №19. P. 11–11.Fong W.T., Ong S.K., and Nee A.Y. Methods for in-field user calibration of an inertial measurement unit without external equipment // Measurement Science and Technology. 2008. No. 19. P. 11–11.Artese G., Trecroci A. Calibration of a low cost MEMS INS sensor for an integrated navigation system // The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2008.Vol. XXXVII. Part B5. P. 877–881.Artese G. and Trecroci A. Calibration of a low cost MEMS INS sensor for an integrated navigation system // The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2008. Vol. XXXVII. Part B5. P. 877–881.Nebot E., Durrant-Whyte H. Initial calibration and alignment of low cost Inertial Navigation Units for land vehicle applications // Journal of Robotics Systems. 1999. Vol. 16, № 2. P. 81–92.Nebot E. and Durrant-Whyte H. Initial calibration and alignment of low cost inertial navigation units for land vehicle applications // Journal of Robotics Systems. 1999. Vol. 16. No. 2. P. 81–92.Шаврин В.В, Конаков А.С., Тисленко В.И. Калибровка микроэлектромеханических датчиков ускорений и угловых скоростей в бесплатформенных инерциальных навигационных системах. // Докл. Том. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники. 2012. № 2(25). Ч. 2. С. 265–269.Shavrin V.V, Konakov A.S., and Tislenko V.I. Calibration of MEMS accelerometers and angular rate sensors in strapdown inertial navigation systems // Doklady Tomskogo gos. universiteta sistem upr. i radioelektroniki, 2012. No. 2(25). Part 2. P. 265–269.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.