Foliage Penetration Radar - Detection and Characterization of Objects under Trees

Front Matter......Page 1
Preface......Page 3
Table of Contents......Page 5
1. History of Battlefield Surveillance......Page 7
1.1 Early FOPEN MTI RADAR......Page 11
1.1.1 Camp Sentinel RADAR......Page 13
1.1.2 M-FOPEN RADAR......Page 15
1.1.3 Doppler Frequency of Dismount Targets......Page 19
1.2 Synthetic Aperture Dual Frequency RADAR......Page 22
1.3 Summary......Page 26
1.4 References......Page 28
2. Foliage Penetration SAR Collection Systems......Page 29
2.1 SAR Resolution......Page 33
2.2 FOPEN SAR Systems......Page 37
2.2.1 SRI\'s FOLPEN RADARs......Page 40
2.2.2 Sweden\'s CARABAS RADAR......Page 43
2.2.3 NADC\'s P-3 Ultra-Wideband SAR......Page 47
2.2.4 NASA JPL\'s GeoSAR P-Band Interferometric Mapping SAR......Page 51
2.2.5 ARL\'s BoomSAR......Page 56
2.3 References......Page 60
3. Foliage Penetration Phenomena......Page 63
3.1 Foliage Phase Effects on RADAR Propagation......Page 66
3.2 Standard Calibration for FOPEN Measurements......Page 71
3.3 Standard RCS Target Characteristics......Page 75
3.3.1 Metal Sphere......Page 77
3.3.2 Top-Hat Reflector......Page 78
3.3.3 Dihedral Corner Reflector......Page 80
3.3.4 Trihedral Corner Reflector......Page 81
3.4 Foliage Clutter Scattering Characteristics......Page 84
3.5 Foliage Attenuation......Page 92
3.6 Internal Clutter Motion......Page 95
3.7 Target Characteristics......Page 98
3.8 Radio Frequency Interference Spectrum......Page 102
3.9 References......Page 105
4. FOPEN SAR Image Formation......Page 107
4.1 FOPEN SAR Collection Geometry......Page 108
4.2 FOPEN SAR Waveform......Page 115
4.2.1 Linear Frequency Modulation Waveform......Page 118
4.2.2 SAR Phase History......Page 120
4.2.3 Sampled Fast-Time Formulation......Page 123
4.2.4 Stretch Processing......Page 125
4.3 SAR Image Formation......Page 128
4.3.1 Backprojection Algorithm......Page 129
4.3.2 Range Migration Algorithm......Page 135
4.4.1 Motion Measurement......Page 138
4.4.2 Motion Effects on RMA Image Focus......Page 142
4.5 References......Page 146
5. Radio Frequency Interference Suppression......Page 148
5.1 Transmit Waveform Design for RFI Environment......Page 151
5.1.1 Intercept of FOPEN Signal by Receiver......Page 152
5.1.2 NTIA Receiver Model......Page 154
5.1.3 Frequency Jump Burst......Page 158
5.1.4 Notched Linear FM Waveform......Page 164
5.1.5 Impact of Notching on IPR......Page 167
5.1.6 Notched LFM Integrated Side Lobe Response......Page 168
5.2 Cancellation of Radio Frequency Interference......Page 171
5.2.1 Adaptive Transverse Filter......Page 173
5.2.2 Chirp Least Squares Adaptive Processing......Page 176
5.2.3 Deramp RFI Removal......Page 182
5.2.4 Adaptive RFI Removal......Page 186
5.3 RFI Suppression Summary......Page 188
5.4 References......Page 189
6. FOPEN Target Detection and Characterization......Page 192
6.1 Target Detection Processing......Page 193
6.1.1 Polarization Whitening......Page 195
6.1.2 Constant False Alarm Rate Processing......Page 198
6.2 Polarimetric Scattering......Page 200
6.2.1 Scattering Entropy......Page 201
6.2.2 Polarization Entropy......Page 203
6.2.3 Polarization Basis Vectors......Page 205
6.3 Target Characterization......Page 209
6.3.1 FOPEN Target Features......Page 210
6.4 RADCON Processing Development......Page 213
6.5 Change Detection......Page 218
6.5.1 Single-Pass Change Detection......Page 219
6.5.2 Repeat-Pass Change Detection......Page 221
6.5.3 Image Registration......Page 223
6.6 FOPEN ATD/C Summary......Page 227
6.7 References......Page 228
7. FOPEN SAR Design......Page 231
7.1 Concept of Operations......Page 232
7.2 FOPEN SAR Hardware......Page 238
7.2.1 Antenna......Page 240
7.2.1.1 BoomSAR Antenna......Page 244
7.2.1.2 CARABAS II Antenna......Page 247
7.2.1.3 P-3 UWB Antenna......Page 248
7.2.1.4 GeoSAR Antenna......Page 252
7.2.1.5 Circles Array Antenna......Page 253
7.2.2 FOPEN Transmitter......Page 257
7.2.3 Receiver Exciter......Page 261
7.3.1 Multiplicative Noise Ratio......Page 264
7.3.2 FOPEN SAR Modes......Page 266
7.3.3 Signal Processing Throughput......Page 270
7.3.4 Data Link Bandwidth......Page 271
7.4 References......Page 274
8. FOPEN Ground Moving Target Indication......Page 276
8.1 FOPEN GMTI RADAR Design......Page 277
8.2 Space-Time Adaptive Processing......Page 282
8.2.1 STAP Theory......Page 283
8.2.2 UHF STAP for GMTI RADAR Operation......Page 287
8.2.3 STAP Loss......Page 289
8.2.4 STAP Summary......Page 291
8.3 Along-Track Interferometry......Page 292
8.3.1 ATI Theory......Page 294
8.3.2 SCR Effects in FOPEN GMTI RADAR Using ATI Processing......Page 297
8.3.3 ATI Modeling and Simulation......Page 300
8.3.4 ATI Signal Processing......Page 305
8.3.5 ATI Conclusions......Page 315
8.4 References......Page 316
9. Bistatic FOPEN SAR......Page 318
9.1 Bistatic RADAR......Page 320
9.2 Bistatic SAR Signal Geometry......Page 325
9.3 Bistatic SAR Resolution......Page 328
9.3.1 Bistatic Doppler Frequency......Page 329
9.3.2 Stationary Bistatic SAR Transmitter......Page 331
9.3.3 Bistatic SAR Advantage......Page 332
9.4 Bistatic SAR Modeling......Page 336
9.4.1 Monostatic SAR......Page 340
9.4.2 Pseudo-Monostatic SAR......Page 341
9.4.3 90 Degree Bistatic SAR......Page 343
9.4.4 Comparison of SAR Returns......Page 345
9.5 Summary......Page 346
9.6 References......Page 347
Glossary......Page 348
A......Page 356
B......Page 357
C......Page 359
F......Page 360
G......Page 363
I......Page 364
M......Page 365
N......Page 366
P......Page 367
R......Page 368
S......Page 369
T......Page 371
U......Page 373
X......Page 374