Sinteza otvora blende. Nelinearni radar sa antenom sa sintetičkim otvorom. Šta se desilo ranije

Sinteza otvora antene jedno je od najperspektivnijih područja razvoja radara, koje se pojavilo kasnih 50-ih i odmah privuklo široku pažnju. Glavna prednost ovog smjera je višestruko (1000 ili više puta) povećanje ugaone rezolucije radara. Time se osigurava mogućnost radio vizije radarskih objekata i detekcije malih objekata, povećavajući točnost određivanja cilja i otpornost radara na buku. U prvoj fazi razvoja ovog područja postignuti su glavni uspjesi u značajnom povećanju efikasnosti izviđanja iz zraka i svemira. Potom su se metode sinteze otvora počele koristiti u izviđačko-udarnim kompleksima, multifunkcionalnim avionskim radarima za otkrivanje malih i grupnih ciljeva i usmjeravanje na njih navođenog oružja, u planiranim osmatračkim radarima, sustavima za elektronsko izviđanje i navigaciju.

Postojale su dvije faze u razvoju teorije i prakse od radara do radio vizije.

U prvoj fazi, zahvaljujući upotrebi širokopojasnih (100 MHz ili više) sondirajućih signala, bilo je moguće obezbijediti visoku rezoluciju u kašnjenju signala i, kao posljedicu, visoku rezoluciju u dometu (nekoliko metara ili više). Rezolucija opsega je data sa

Širina spektra sondirajućeg signala.

- talasna dužina radara; c 1 - veličina antene,

Formiranje dijagrama prave antene. Da bismo objasnili princip sinteze otvora, prvo razmatramo formiranje dijagrama zračenja prave antene, koja određuje rezoluciju duž ugaone koordinate konvencionalnog radara.

Neka postoji otvor linearne antene veličine d na koji pada ravan elektromagnetski talas pod uglom od 0 (slika 2.1), tj. Antena prima.

Pod otvorom (otvorom) podrazumijevamo onaj dio antene koji je uključen u emisiju ili prijem elektromagnetnog talasa. Front talasa je površina jednakih faza. U slučaju koji se razmatra, radi se o avionu. Faza elektromagnetnog talasa duž otvora (X osa) određena je kašnjenjem fronta talasa u odnosu na centar otvora:

gde je r(x) rastojanje od fronta talasa do tačke x na otvoru.

Uzorak zračenja nastaje kao rezultat in-faznog zbrajanja elektromagnetnog talasa koji pada na otvor:

Intenzitet elektromagnetnog talasa.

Normalizovani obrazac zračenja u ovom slučaju je jednak

na nivou od 0,7 ili, što je isto, 0,5 snage:

Kada jedna antena radi ne samo za prijem, već i za prenos, dijagram se određuje kao

i ekvivalentnu širinu snopa za prenos i prijem

U opštijem slučaju, otvor antene određuje jačinu analiziranog prostorno-vremenskog signala, koji predstavlja zavisnost jačine, faze i polarizacije elektromagnetnog polja o prostornim koordinatama i vremenu. Dakle, aperturu karakterišu geometrijske dimenzije analiziranog volumena elektromagnetnog talasa, vreme analize, polarizacioni i frekvencijski parametri. U ovom slučaju, rezolucija duž ugaone koordinate je određena promjenom prostorno-vremenskog signala u otvoru antene u zavisnosti od kutnog položaja izvora elektromagnetnog talasa.

Dobro poznati primjeri takvog prostorno-vremenskog signala su volumetrijska holografska sočiva i sintetizirani otvori.

Sinteza otvora blende. Glavna razlika između sintetiziranih (vještačkih) otvora i konvencionalnih (stvarnih) otvora antene je u tome što se sintetički otvor (SA) formira uzastopno u vremenu. U svakom datom trenutku, prijem elektromagnetnog vala vrši se pravim otvorom, a sintetizirani otvor rezultat je vremenski sekvencijalnog prijema elektromagnetnog vala stvarnim otvorom na njegovom različitom položaju u odnosu na izvor elektromagnetni talas. Razmotrimo proces sinteze na primjeru formiranja pravolinijskog SAR otvora (slika 2.2).

Njegov obrazac prijemnog zračenja određuje se na isti način kao i obrazac stvarnog otvora blende. Upad faze talasa između dva položaja stvarne antene na putanji

dvostruko veći od konvencionalnog otvora blende, što je zbog dvostrukog prolaska elektromagnetnog vala na udaljenosti r (tokom prijenosa i prijema). Kao rezultat toga, širina dijagrama zračenja sintetiziranog SAR otvora ovog tipa manja je od širine stvarnog otvora iste veličine:

Glavni rezultat sinteze otvora blende je da se veličina otvora povećala N puta u odnosu na veličinu stvarnog otvora blende.

sintetizirani otvor koji nastaje kao rezultat

pomeranje prave antene. U ovom slučaju efekat se postiže povećanjem zapremine analiziranog polja u prostoru i vremenu.

Osnovna svojstva sintetiziranog otvora. Razmotrimo glavna svojstva sintetiziranog otvora.

za avione i svemirske sisteme. Tipične vrijednosti za relativne veličine otvora različitih sistema su sljedeće:

Zbog velike veličine SAR otvora, moguće je dobiti visoku linearnu rezoluciju u ugaonim koordinatama na velikim udaljenostima:

Sintetizirani otvor nastaje kao rezultat prijema i obrade signala reflektiranih od mete, tj. sintetizirani otvor blende određuje obrazac samo za prijem. Šablon prenosa tokom sinteze otvora određen je šablonom stvarne antene. Svojstva polarizacije i frekvencije SA također su određene stvarnom antenom.

Kada se sintetiše otvor blende, samo jedan element antene (prava antena) može istovremeno da radi (emituje, prima). U ovom slučaju, elektrodinamički problemi ne nastaju prilikom formiranja čitavog otvora, jer nema interakcije elemenata u elektromagnetnom polju. Zadatak sinteze otvora i formiranja dijagrama zračenja zapravo se svodi na razvoj algoritama i njihovu implementaciju procesorom za obradu signala trajektorije. Što se tiče prave antene, obrazac sintetizovanog otvora je zavisnost signala na izlazu procesora od ugaone koordinate tačkastog izvora zračenja ili reemisije (u slučaju aktivnog SAR).

Obrazac može biti jednosnopni, višesmjerni, monopulsni, adaptivni itd.

Objekti za posmatranje SAR-a se u većini slučajeva nalaze u međuzoni (Fresnelova zona) otvora, a ne u daljoj zoni, kao kod većine stvarnih antena. Za prijem dalekog polja pretpostavlja se da je front talasa na otvoru ravan. Kako se veličina otvora povećava (ili se udaljenost do objekta smanjuje), sferičnost valnog fronta se više ne može zanemariti. Obično se stanje dalekog polja piše kao

Za pravu ugrađenu radarsku antenu, granica daleke zone je oko 100 m, a kada se sintetiše iznosi hiljadama kilometara. Stoga je u SAR-u, prilikom obrade signala trajektorije, potrebno uzeti u obzir sferičnost faznog fronta elektromagnetnog talasa. U najjednostavnijem SAR-u, kada je veličina SA mala, zakrivljenost fronta elektromagnetnog talasa se ne uzima u obzir. Ovaj način rada naziva se Doplerovo sužavanje snopa (DBT), a povećanje rezolucije je malo (10...30) puta.

Uzimanje u obzir sferičnosti valnog fronta prilikom obrade signala trajektorije naziva se fokusiranje, a otvor blende, shodno tome, naziva se fokusirani otvor. Na sl. Slika 2.3 prikazuje distribuciju polja nefokusiranih (DOL) (a) i fokusiranih (b) otvora u srednjim i udaljenim zonama uzorka.

Na udaljenosti fokusa, tj. isto kao i konvencionalna antena dalekog polja. Možemo reći da proces fokusiranja prenosi svojstva usmjerenja otvora blende iz daleke zone u međuzonu.

Budući da sferičnost valnog fronta zavisi od udaljenosti do objekta, potreban je drugačiji zakon fokusiranja za različite udaljenosti, tj. Da bi se osiguralo fokusiranje SA, potreban je višekanalni algoritam za obradu signala putanje.

Zahvaljujući fokusiranju, SA obezbeđuje ne samo ugaonu već i rezoluciju u opsegu u međuzoni, čak i sa modulisanim signalom. Međutim, obično je mali, a rezolucija dometa se osigurava modulacijom sondirajućeg signala.

Glavni izvori grešaka - nekoherentnost signala trajektorije - su fazne nestabilnosti modula primopredajnika, nestabilnosti trajektorije SAR nosača i nestabilnosti medija za širenje elektromagnetnih talasa. Dakle, dozvoljena greška u poznavanju putanje antene je jednaka nekoliko milimetara (u centimetarskom opsegu elektromagnetnog talasa). Ovo zahteva posebne mere za kompenzaciju ovih grešaka korišćenjem mikro-navigacionih sistema i algoritama autofokusa.

Energetske karakteristike SA (odnos signal/interni šum) određene su pojačanjem realne antene i vremenom sinteze, tj. vrijeme koherentne akumulacije signala. Otpornost na buku od vanjskih aktivnih i pasivnih smetnji određena je kako uzorkom stvarne antene tako i usmjerenim svojstvima SA, tj. prostorni odabir interferencije.

Zaista, na svakoj poziciji antene tokom sinteze otvora, snaga primljenog signala je određena snagom zračenja i pojačanjem antene, a infazno dodavanje ovih signala tokom sinteze je ekvivalentno akumulaciji energije signala tokom sinteze na konstantna spektralna snaga unutrašnjeg šuma. Osim toga, ugaoni odabir je moguć u odnosu na izvore vanjskih smetnji, čija djelotvornost ovisi o obrascima stvarnih i sintetiziranih otvora.

Relativno kretanje antene i objekta potrebnog za formiranje SA može se postići različitim metodama. Formiranje SA kao rezultat kretanja antene sa stacionarnim objektom naziva se direktna sinteza, a formiranje SA kao rezultat kretanja objekta i stacionarne antene naziva se inverzna sinteza. U ovom slučaju, formiranje SA moguće je kao rezultat rotacije objekta, što je ekvivalentno kretanju antene oko objekta.

Upotreba ne jedne, već više antena istovremeno u procesu sinteze omogućava sintetizaciju ne samo linearnih, već i ravnih i volumetrijskih SA.

što predstavlja izuzetno težak zadatak za digitalne računare u vozilu. U prizemnim uslovima ovaj problem uspješno rješava optički procesor, koji koristi snimanje signala putanje na fotografskom filmu i analognu obradu signala pomoću koherentnog optičkog sistema.

Sinteza otvora blende zahtijeva određeno vrijeme, što dovodi do kašnjenja informacija u SAR-u. Minimalno kašnjenje informacije određeno je vremenom sinteze, tj. vrijeme formiranja SA. Obično su to desetinke - jedinice sekunde. Maksimalno kašnjenje se određuje uzimajući u obzir vrijeme izvršenja algoritma sinteze od strane odgovarajućeg procesora za obradu signala putanje. Optički procesori bazirani na zemlji imaju najveće kašnjenje. Sastoji se od vremena leta aviona u operativnom području SAR-a, vremena povratka u bazu, vremena isporuke fotografskog filma sa snimanjem signala putanje u laboratoriju, vremena fotohemijske obrade filma, optičke obrade i snimanje slike na sekundarni fotografski film i, na kraju, fotohemijska obrada sekundarnog filma. Ovo vrijeme može doseći nekoliko sati.

Sinteza otvora blende (SA) je metoda obrade signala koja može značajno povećati poprečnu linearnu rezoluciju radara u odnosu na smjer dna i poboljšati detalje radarske slike područja. SA se koristi za dobijanje radarske karte (tokom kartiranja), za izviđanje ledenih uslova iu drugim situacijama. Po kvaliteti i detaljima takve karte su uporedive sa zračnim fotografijama, ali za razliku od potonjih, mogu se dobiti u nedostatku optičke vidljivosti zemljine površine (kod letenja iznad oblaka i noću).

14.1. Princip rada i dizajn radara sa SA

Detalji radarske slike ovise o linearnoj rezoluciji radara. Pri korištenju polarnih koordinata rezolucija dometa (radijalna rezolucija) određena je parametrima sondažnog signala, a u poprečnom smjeru (tangencijalna rezolucija) širinom radarskog dna i udaljenosti do cilja (slika 14.1). Detaljnost radarske slike područja je veća, što je manja, tj. zavisi od veličine (površine) elementa rezolucije.

Rice. 14.1. Parametri koji karakteriziraju detalje radarske slike

Budući da se problem redukcije rješava korištenjem sondirajućih signala sa kratkim trajanjem impulsa ili prelaskom na složene signale (frekvencijski modulirani ili fazno pomaknuti). Redukcija zahteva upotrebu uskih zraka, jer je proporcionalna širini snopa, i (k je talasna dužina; dužina antene), koja ne može biti veća od uzdužne veličine (dužine) aviona. Glavni način povećanja tangencijalne rezolucije je korištenje metode sinteze u radarima

otvor antene kada se avion kreće. Najčešće se radari sa SA koriste u takozvanim radarima sa bočnim skeniranjem (slika 14.2).

Kod radara kod kojih se antena nalazi duž trupa, što je veća uzdužna veličina trupa aviona, to je veća. Budući da je veličina unutrašnje antene strukturno ograničena, detalji slike u radarima s antenama duž trupa se poboljšavaju, iako ostaje ovisnost o dometu.

Radikalniji put vodi do radara sa sintetičkim otvorom (SAR) tokom kretanja aviona naprijed.

Rice. 14.2. Obrasci radara za bočno skeniranje

Princip sinteze otvora blende. Neka se linearni fazni niz veličine (otvora) (slika 14.3,a) sastoji od emitera. Zbrajanjem signala primljenih od strane fidova, moguće je u svakom trenutku dobiti fazni dijagram sa širinom. Ako se osigura zadata širina, moguće je sintetizirati fazni niz uzastopnim pomicanjem jednog emitera (antene). ) duž ovog otvora pri određenoj brzini V, primajući signale reflektovane od mete, pohranjujući ih, a zatim ih zajedno obrađuju (Sl. 14.3,b). U ovom slučaju, linearni otvor antene efektivne veličine i

Međutim, širina snopa povećava vrijeme utrošeno na sintezu i radarska oprema postaje složenija.

Neka se letelica kreće na određenoj visini konstantnom brzinom V pravolinijsko i paralelno sa zemljinom površinom (slika 14.4).

Rice. (4.3. Fazna antena (a) i krug sinteze otvora pri pomicanju emitera (b)

Antena sa širinom dna i rotirana za 90° u odnosu na liniju kolosijeka uzastopno prolazi kroz niz pozicija u kojima prima signale reflektirane od cilja koji se nalazi u tački na površini zemlje. Na različitim pozicijama antene (različitim), signali iz iste tačke putuju na različite udaljenosti, što dovodi do promjene faznih pomaka ovih signala uzrokovanih razlikom putanje budući da signal putuje dva puta (u smjeru cilja i dalje od it), dva signala primljena na susednim pozicijama antene, razlikuju se po fazi

U zavisnosti od toga da li se fazni pomaci (formirani na segmentima) kompenzuju ili ne prilikom obrade primljenih signala, pravi se razlika između fokusiranih i nefokusiranih SAR-ova. signale (vidi sl. a u drugom - na iste operacije, ali bez kompenzacije za fazne pomake.

Rice. 14.4. Pojava faznih pomaka tokom pravolinijskog kretanja aviona tokom sinteze otvora

Tangencijalna rezolucija SAR-a. Nefokusirana obrada obezbeđuje sabiranje signala V, sa razlikom u fazama signala sa spoljašnjih i centralnih elemenata otvora Ako pretpostavimo da će maksimalna vrednost biti Od Sl. 14.4 slijedi stoga, ako onda

Dakle, kada se zbrajaju signali na odsjeku putanje jednakoj širini sintetiziranog uzorka snopa bit će

U ovom slučaju, tangencijalna rezolucija je a na proizvoljnoj udaljenosti od mete (slika 14.5).

Rice. 14.5. Ovisnost tangencijalne rezolucije o dometu u konvencionalnom radaru (1), u nefokusiranom radaru sa SA (2) i u fokusiranom radaru sa SA (3)

Fokusiranom obradom signali se zbrajaju u sekciji za mešanje prave antene instalirane na avionu, u kojoj se ozračuje cilj koji se nalazi u tački:

U ovom slučaju, širina sintetizirane DNK

i tangencijalna rezolucija

Strukturni dijagram SAR-a. Osnovu SAR-a čine koherentno-pulsni radari, izgrađeni prema šemi sa unutrašnjom koherencijom (slika 14.6).

Koherentni oscilator (CG) na frekvenciji služi za generiranje sondirajućeg signala sa frekvencijom u jednopojasnom modulatoru. Izvor oscilacija sa frekvencijom je generator radio frekvencije (RFG). Signal sonde modulira se nizom impulsa iz modulatora. Pojačalo snage (PA) je završni stupanj predajnika. Obradu signala (memorisanje, fazna kompenzacija, sumiranje) obično obavljaju složeni digitalni filteri na niskim frekvencijama, tako da sklop obezbeđuje kvadraturne kanale, od kojih svaki počinje odgovarajućim faznim detektorom. Izvor referentnog napona za fazne detektore je koherentni lokalni oscilator (LOO). Signali kvadraturnog kanala (koji pohranjuju informacije o fazi) se unose ili na uređaj za snimanje ili na uređaj za digitalnu obradu u realnom vremenu (RDP). Prilikom obrade analognog signala u radaru sa SA, informacije sa izlaza kvadraturnih faznih detektora se unose u poseban uređaj za snimanje, na primjer, u optički uređaj za snimanje slike na fotografskom filmu sa ekrana katodne cijevi, modulirane u osvetljenosti

Rice. 14.6. Blok dijagram radara sa sintetičkim otvorom

sjajne tačke. Obrada i reprodukcija informacija se dešava kasnije, nakon obrade filma, sa vremenskim zakašnjenjem (ne u realnom vremenu).

U digitalnoj obradi signala, rezultujuća informacija se dobija odmah tokom obrade u realnom vremenu.

Principi obrade signala u SAR-u. Za bilo koju vrstu obrade potrebno je zapamtiti okvir informacija o ciljnim signalima.

Dimenzije okvira su postavljene u azimutu efektivnom vrijednošću sintetiziranog otvora i u rasponu (slika 14.7a).

Budući da signali primljeni na svakoj poziciji antene dolaze na ulaz prijemnika sa udaljenosti gledanja uzastopno u vremenu, oni se takođe snimaju sekvencijalno u svakom od azimutalnih kanala, što je konvencionalno prikazano strelicama na Sl. 14.7, b. U tom slučaju se formira okvir slike koji odgovara području terena sa dimenzijama Dobiti informaciju o kutnoj poziciji mete, tj. o koordinati x kada se sintetizuje otvor blende, moguće je samo analizom signala reflektovanih od ove mete, snimljenih tokom intervala sinteze. Stoga se informacije sa uređaja za snimanje uzastopno čitaju u svakom od kanala opsega (slika 14.7c).

Rice. 14.7. Pamćeni okvir terena (a): dijagrami snimanja (b) i očitavanja (c) sitapsa

Signal obrađen u SAR. Neka radar radi u pulsnom modu. Zatim, tokom perioda ponavljanja, antena se pomera za segment

Da bismo izbjegli promašivanje cilja s takvim pomakom antene, zahtijevamo da na Sl. 14.8. U tom slučaju se formira okvir slike koji odgovara površini terena sa dimenzijama i Dobiti informaciju o ugaonoj poziciji mete, tj. o koordinati x kada se sintetizuje otvor blende, moguće je samo analizom signala reflektovanih od ove mete, snimljenih tokom intervala sinteze. Stoga se informacije sa uređaja za snimanje uzastopno čitaju u svakom od kanala opsega (vidi sliku 14.7, a). . Pretpostavimo sada da je nepomičan i da je meta

Rice. 14.8. Kinematika međusobnog miješanja i točkaste mete

kreće se u odnosu na njega istom brzinom V (slika 14.9,a). Počevši sa odbrojavanjem od trenutka kada meta (tačka M) prođe sredinu otvora i odbrojavanjem, imamo

Kada meta prođe kroz obrazac zračenja, Doplerov pomak frekvencije (slika i faza (slika 14.9, c) se mijenjaju prema zakonima:

Imajte na umu da koeficijenti za konstantu u letu "k i V ovise o; stoga je obrada signala višekanalna u opsegu.

Kompleksna amplituda reflektovanih signala tokom sinteze otvora može se predstaviti kao

Rice. 14.9. Šema formiranja vektora radijalne brzine (a); priroda promjene Doplerove frekvencije (b) i faze (c) signala pri prelijetanju mete

U pulsnom radaru, signal stiže u diskretnim trenucima vremena, tako da Onda

Diskretne komponente signala (14.4) moraju se zapamtiti tokom vremenskog intervala , gdje je

Algoritmi za obradu signala u SAR-u. Za optimalnu obradu signala (14.4) potreban je filter sa impulsnim odzivom

kapetan M. Vinogradov,
Kandidat tehničkih nauka

Moderna radarska oprema instalirana na avionima i svemirskim letjelicama trenutno predstavlja jedan od najbrže razvijajućih segmenata radioelektronske tehnologije. Identitet fizičkih principa koji su u osnovi konstrukcije ovih sredstava omogućava njihovo razmatranje u jednom članku. Glavne razlike između svemirskih i zrakoplovnih radara leže u principima obrade radarskih signala povezanih s različitim veličinama otvora, karakteristikama širenja radarskih signala u različitim slojevima atmosfere, potrebi da se uzme u obzir zakrivljenost zemljine površine, itd. Uprkos ovim razlikama, programeri radara sa sintetičkim otvorom (RSA) ulažu sve napore da postignu maksimalnu sličnost u mogućnostima ovih izviđačkih sredstava.

Trenutno ugrađeni radari sa sintetičkim otvorom omogućavaju rješavanje problema vizualnog izviđanja (gađanje zemljine površine u različitim modovima), odabira mobilnih i stacionarnih ciljeva, analize promjena situacije na tlu, snimanja objekata skrivenih u šumama i otkrivanja zatrpanih i malih -veličine morskih objekata.

Glavna svrha SAR-a je detaljno ispitivanje zemljine površine.

Rice. 1. Načini istraživanja modernih SAR-ova (a - detaljan, b - pregled, c - skeniranje) Rice. 2. Primjeri stvarnih radarskih slika s rezolucijama od 0,3 m (gore) i 0,1 m (dolje)

Rice. 3. Prikaz slika na različitim nivoima detalja
Rice. 4. Primjeri fragmenata stvarnih površina zemljine površine dobijenih na nivoima detalja DTED2 (lijevo) i DTED4 (desno)

Vještačkim povećanjem otvora antene na vozilu, čiji je glavni princip koherentna akumulacija reflektovanih radarskih signala u intervalu sinteze, moguće je postići visoku kutnu rezoluciju. U modernim sistemima rezolucija može doseći desetine centimetara kada se radi u centimetarskom opsegu talasnih dužina. Slične vrijednosti rezolucije raspona postižu se korištenjem intrapulsne modulacije, na primjer, linearne frekvencijske modulacije (chirp). Interval sinteze otvora antene direktno je proporcionalan visini leta SAR nosača, što osigurava da je rezolucija snimanja nezavisna od visine.

Trenutno postoje tri glavna načina snimanja zemljine površine: pregledni, skenirajući i detaljni (slika 1). U režimu snimanja, snimanje zemljine površine vrši se kontinuirano u akvizicionom opsegu, dok su bočni i front-lateralni modovi odvojeni (u zavisnosti od orijentacije glavnog režnja dijagrama zračenja antene). Signal se akumulira u vremenskom periodu koji je jednak izračunatom intervalu za sintezu otvora antene za date uslove leta radarskog nosača. Režim snimanja skeniranjem razlikuje se od režima snimanja po tome što se snimanje vrši po cijeloj širini staze za gledanje, u prugama jednakim širini staze snimanja. Ovaj način rada se koristi isključivo u svemirskim radarima. Prilikom snimanja u detaljnom režimu, signal se akumulira u dužem intervalu u odnosu na režim pregleda. Interval se povećava pomeranjem glavnog režnja dijagrama zračenja antene sinhrono sa kretanjem nosača radara tako da je ozračeno područje stalno u zoni snimanja. Savremeni sistemi omogućavaju dobijanje slika zemljine površine i objekata koji se na njoj nalaze sa rezolucijama reda 1 m za pregled i 0,3 m za detaljne modove. Kompanija Sandia najavila je stvaranje SAR-a za taktičke bespilotne letjelice, koji ima mogućnost snimanja u rezoluciji od 0,1 m u detaljnom režimu. Rezultirajuće metode digitalne obrade primljenog signala, čija su bitna komponenta adaptivni algoritmi za korekciju izobličenja trajektorije, imaju značajan uticaj na rezultujuće karakteristike SAR-a (u smislu snimanja zemljine površine). Nemogućnost dugotrajnog održavanja pravolinijske putanje nosača ne dozvoljava dobivanje rezolucija uporedivih s detaljnim načinom snimanja u kontinuiranom preglednom režimu snimanja, iako nema fizičkih ograničenja za rezoluciju u režimu pregleda.

Režim sinteze inverznog otvora (ISA) omogućava da se otvor antene sintetiše ne zbog kretanja nosača, već zbog kretanja ozračenog cilja. U ovom slučaju možda ne govorimo o kretanju naprijed, karakterističnom za prizemne objekte, već o kretanju klatna (u različitim ravnima), karakterističnom za plutajuću opremu koja se njiše na valovima. Ova sposobnost određuje glavnu svrhu IRSA - detekciju i identifikaciju morskih objekata. Karakteristike moderne IRSA omogućavaju pouzdano otkrivanje čak i malih objekata, kao što su podmorski periskopi. Svi avioni u službi Oružanih snaga Sjedinjenih Država i drugih zemalja, čije misije uključuju patroliranje obalnim područjem i akvatorijom, mogu snimati u ovom režimu. Karakteristike slika dobijenih kao rezultat snimanja slične su onima dobijenim kao rezultat snimanja sa direktnom (neinverznom) sintezom blende.

Režim interferometrijskog snimanja (Interferometric SAR - IFSAR) omogućava vam da dobijete trodimenzionalne slike zemljine površine. Istovremeno, savremeni sistemi imaju mogućnost snimanja u jednoj tački (odnosno, koriste jednu antenu) za dobijanje trodimenzionalnih slika. Za karakterizaciju slikovnih podataka, pored uobičajene rezolucije, uvodi se dodatni parametar, koji se zove tačnost visine ili visinska rezolucija. U zavisnosti od vrednosti ovog parametra, određuje se nekoliko standardnih gradacija trodimenzionalnih slika (DTED - Digital Terrain Elevation Data):
DTEDO........................900 m
DTED1.........................90m
DTED2........................ 30m
DTED3........................10m
DTED4........................ Zm
DTED5........................1m

Tip slike urbanizovanog područja (modela), koji odgovara različitim nivoima detalja, prikazan je na Sl. 3.

Nivoi 3-5 dobili su službeni naziv “podaci visoke rezolucije” (HRTe-High Resolution Terrain Elevation data). Lokacija prizemnih objekata na snimcima nivoa 0-2 određena je u WGS 84 koordinatnom sistemu, visina se meri u odnosu na nultu oznaku. Koordinatni sistem za slike visoke rezolucije trenutno nije standardizovan i o njemu se raspravlja. Na sl. Na slici 4 prikazani su fragmenti stvarnih površina zemljine površine dobijeni kao rezultat stereo fotografije različitih rezolucija.

Američki svemirski šatl je 2000. godine, u okviru projekta SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), čiji je cilj bio dobijanje kartografskih informacija velikih razmera, izvršio interferometrijska snimanja ekvatorijalnog dela Zemlje u opsegu od 60. ° N. w. do 56° južno sh., što je rezultiralo trodimenzionalnim modelom zemljine površine u DTED2 formatu. Da li se projekt NGA HRTe razvija u SAD-u kako bi se dobili detaljni 3D podaci? u okviru kojih će biti dostupne slike nivoa 3-5.
Pored radarskog snimanja otvorenih područja zemljine površine, vazdušni radar ima mogućnost da dobije slike prizora skrivenih od očiju posmatrača. Konkretno, omogućava vam da otkrijete objekte skrivene u šumama, kao i one koji se nalaze pod zemljom.

Penetrirajući radar (GPR, Ground Penetrating Radar) je sistem daljinske detekcije, čiji se princip rada zasniva na obradi signala reflektovanih iz deformisanih ili različitih po sastavu područja koja se nalaze u homogenoj (ili relativno homogenoj) zapremini. Sistem sonde na zemljinoj površini omogućava otkrivanje šupljina, pukotina i zatrpanih objekata koji se nalaze na različitim dubinama, te identifikaciju područja različite gustine. U ovom slučaju, energija reflektiranog signala jako ovisi o apsorpcijskim svojstvima tla, veličini i obliku mete, te stupnju heterogenosti graničnih područja. Trenutno se GPR, pored vojnih aplikacija, razvio u komercijalno održivu tehnologiju.

Sondiranje zemljine površine vrši se zračenjem impulsima frekvencije 10 MHz - 1,5 GHz. Antena za zračenje može se nalaziti na površini zemlje ili u avionu. Dio energije zračenja reflektuje se od promjena u podzemnoj strukturi zemlje, dok najveći dio prodire dalje u dubine. Reflektirani signal se prima, obrađuje, a rezultati obrade se prikazuju na displeju. Kako se antena kreće, stvara se kontinuirana slika koja odražava stanje podzemnih slojeva tla. Budući da do refleksije zapravo dolazi zbog razlika u dielektričnim konstantama različitih tvari (ili različitih stanja jedne tvari), sondiranjem se može otkriti veliki broj prirodnih i umjetnih defekata u homogenoj masi podzemnih slojeva. Dubina prodiranja ovisi o stanju tla na mjestu ozračivanja. Smanjenje amplitude signala (apsorpcija ili rasipanje) uvelike ovisi o brojnim svojstvima tla, od kojih je glavna njegova električna vodljivost. Stoga su pješčana tla optimalna za sondiranje. Ilovasta i vrlo vlažna tla su mnogo manje pogodna za to. Sondiranje suhih materijala kao što su granit, krečnjak i beton pokazuje dobre rezultate.

Rezolucija sensinga može se poboljšati povećanjem frekvencije emitovanih talasa. Međutim, povećanje frekvencije negativno utiče na dubinu prodiranja zračenja. Tako signali sa frekvencijom od 500-900 MHz mogu prodrijeti do dubine od 1-3 m i pružiti rezoluciju do 10 cm, a sa frekvencijom od 80-300 MHz prodiru do dubine od 9-25 m. , ali je rezolucija oko 1,5 m.

Glavna vojna svrha radara za otkrivanje mina je otkrivanje mina. U isto vrijeme, radar instaliran na zrakoplovu, na primjer helikopteru, omogućava vam da direktno otvorite karte minskih polja. Na sl. Na slici 5 prikazane su slike dobijene pomoću radara instaliranog na helikopteru, koji odražavaju lokaciju protupješadijskih mina.

Radar u zraku dizajniran za otkrivanje i praćenje objekata skrivenih u šumama (FO-PEN - FOliage PENetrating) omogućava vam da otkrijete male objekte (pokretne i nepokretne) skrivene krošnjama drveća. Snimanje objekata skrivenih u šumama izvodi se slično kao i obično snimanje u dva načina: pregledno i detaljno. U proseku, u režimu snimanja, propusni opseg akvizicije je 2 km, što omogućava dobijanje izlaznih slika površina zemljine površine 2x7 km; u detaljnom režimu, snimanje se vrši u dionicama 3x3 km. Rezolucija snimanja zavisi od frekvencije i varira od 10 m na frekvenciji od 20-50 MHz do 1 m na frekvenciji od 200-500 MHz.

Savremene metode analize slike omogućavaju otkrivanje i naknadnu identifikaciju objekata u rezultirajućoj radarskoj slici s prilično velikom vjerojatnošću. U ovom slučaju, detekcija je moguća i na slikama visoke (manje od 1 m) i niske (do 10 m) rezolucije, dok su za prepoznavanje potrebne slike dovoljno visoke (oko 0,5 m) rezolucije. Pa čak i u ovom slučaju, uglavnom možemo govoriti samo o prepoznavanju po indirektnim znakovima, jer je geometrijski oblik objekta veoma izobličen zbog prisustva signala koji se reflektuje od lišća, kao i zbog pojave signale sa pomakom frekvencije zbog Doplerovog efekta koji se javlja kao rezultat njišući lišće na vjetru.

Na sl. 6 prikazuje slike (optičke i radarske) istog područja. Objekti (kolona automobila), nevidljivi na optičkoj slici, jasno su vidljivi na radarskoj slici, međutim, nemoguće je identificirati te objekte, apstrahirajući od vanjskih znakova (kretanje na putu, udaljenost između automobila, itd.), budući da je u ovoj rezoluciji informacija o geometrijskoj strukturi objekta potpuno odsutna.

Detalji dobivenih radarskih slika omogućili su primjenu niza drugih značajki, što je zauzvrat omogućilo rješavanje niza važnih praktičnih problema. Jedan od ovih zadataka uključuje praćenje promjena koje su se dogodile na određenom području zemljine površine u određenom vremenskom periodu - koherentna detekcija. Dužina perioda se obično određuje učestalošću patrola u datom području. Praćenje promena vrši se na osnovu analize koordinatnih kombinovanih slika date oblasti, dobijenih uzastopno jedna za drugom. U ovom slučaju moguća su dva nivoa detalja analize.

Slika 5. Karte minskih polja u trodimenzionalnom prikazu pri snimanju u različitim polarizacijama: model (desno), primjer slike realne površine zemljine površine sa složenim podzemnim okruženjem (lijevo), dobijen pomoću instaliranog radara u helikopteru

Rice. 6. Optičke (gore) i radarske (ispod) slike područja sa kolonom automobila koja se kreće šumskim putem

Prvi nivo podrazumeva detekciju značajnih promena i zasniva se na analizi očitavanja amplitude slike, koja nose osnovne vizuelne informacije. Ova grupa najčešće uključuje promjene koje osoba može vidjeti istovremeno gledajući dvije generirane radarske slike. Drugi nivo se zasniva na analizi očitavanja faza i omogućava vam da otkrijete promene nevidljive ljudskom oku. To uključuje pojavu tragova (automobila ili osobe) na putu, promjene u stanju prozora, vrata („otvoreno - zatvoreno“) itd.

Još jedna zanimljiva SAR mogućnost, koju je također najavio Sandia, je radarski video. U ovom načinu rada, diskretno formiranje otvora antene od sekcije do sekcije, karakteristično za kontinuirani način snimanja, zamjenjuje se paralelnim višekanalnim formiranjem. Odnosno, u svakom trenutku vremena sintetizira se ne jedan, već nekoliko (broj ovisi o zadacima koji se rješavaju) otvora. Neka vrsta analoga broju formiranih otvora blende je brzina kadrova u običnom video snimanju. Ova funkcija vam omogućava da implementirate odabir pokretnih ciljeva na osnovu analize primljenih radarskih slika, primjenjujući principe koherentne detekcije, što je inherentno alternativa standardnim radarima koji biraju pokretne mete na osnovu analize Doplerovih frekvencija u primljenom signalu. . Efikasnost implementacije takvih selektora pokretnih ciljeva je vrlo upitna zbog značajnih hardverskih i softverskih troškova, tako da će takvi načini najvjerovatnije ostati ništa drugo do elegantan način za rješavanje problema selekcije, uprkos novim mogućnostima odabira ciljeva koji se kreću vrlo malim brzinama. (manje od 3 km/h, što nije dostupno Doppler SDC). Direktno snimanje videa u radarskom dometu se također trenutno ne koristi, opet zbog zahtjeva visokih performansi, pa ne postoje operativni modeli vojne opreme koji ovaj način implementiraju u praksi.

Logičan nastavak unapređenja tehnologije snimanja zemljine površine u radarskom dometu je razvoj podsistema za analizu primljenih informacija. Posebno postaje važan razvoj sistema za automatsku analizu radarskih slika koji omogućavaju otkrivanje, izolaciju i prepoznavanje kopnenih objekata unutar područja istraživanja. Poteškoća stvaranja ovakvih sistema povezana je sa koherentnom prirodom radarskih slika, fenomeni interferencije i difrakcije u kojima dovode do pojave artefakata - umjetnog odsjaja, sličnih onima koji se javljaju prilikom ozračivanja mete sa velikom efektivnom površinom raspršivanja. Osim toga, kvaliteta radarske slike je nešto niža od kvalitete slične (u smislu rezolucije) optičke slike. Sve to dovodi do činjenice da efikasne implementacije algoritama za prepoznavanje objekata na radarskim slikama trenutno ne postoje, ali količina posla obavljenog u ovoj oblasti, određeni uspjesi postignuti u posljednje vrijeme govore da će se u bliskoj budućnosti moći govoriti o inteligentnim bespilotnim izviđačkim vozilima koja imaju mogućnost procjene kopnene situacije na osnovu rezultata analize informacija koje prima njihova vlastita oprema za radarsko izviđanje.

Drugi pravac razvoja je integracija, odnosno koordinirana integracija sa naknadnom zajedničkom obradom informacija iz više izvora. To mogu biti radari koji istražuju u različitim modovima, ili radari i druga izviđačka sredstva (optička, IC, multispektralna itd.).

Dakle, savremeni radari sa sintetičkim otvorom antene omogućavaju rešavanje širokog spektra problema vezanih za obavljanje radarskih istraživanja zemljine površine, bez obzira na doba dana i vremenske prilike, što ih čini važnim sredstvom za dobijanje informacija o stanju Zemljine površine i objekata koji se na njoj nalaze.

Strani vojni pregled br. 2 2009. str.52-56

STRANA VOJNA RECENZIJA br. 2/2009, str. 52-57

Kapetane M. VINOGRADOV,

Kandidat tehničkih nauka

Moderna radarska oprema instalirana na avionima i svemirskim letjelicama trenutno predstavlja jedan od najbrže razvijajućih segmenata radioelektronske tehnologije. Identitet fizičkih principa koji su u osnovi konstrukcije ovih sredstava omogućava njihovo razmatranje u jednom članku. Glavne razlike između svemirskih i zrakoplovnih radara leže u principima obrade radarskih signala povezanih s različitim veličinama otvora, karakteristikama širenja radarskih signala u različitim slojevima atmosfere, potrebi da se uzme u obzir zakrivljenost zemljine površine, itd. Uprkos ovim razlikama, programeri radara sa sintetičkim otvorom (RSA) ulažu sve napore da postignu maksimalnu sličnost u mogućnostima ovih izviđačkih sredstava.»

Trenutno ugrađeni radari sa sintetičkim otvorom omogućavaju rješavanje problema vizualnog izviđanja (gađanje zemljine površine u različitim modovima), odabira mobilnih i stacionarnih ciljeva, analize promjena situacije na tlu, snimanja objekata skrivenih u šumama i otkrivanja zatrpanih i malih -veličine morskih objekata.

Glavna svrha SAR-a je detaljno ispitivanje zemljine površine.

Vještačkim povećanjem otvora antene na vozilu, čiji je glavni princip koherentna akumulacija reflektovanih radarskih signala u intervalu sinteze, moguće je postići visoku kutnu rezoluciju. U modernim sistemima rezolucija može doseći desetine centimetara kada se radi u centimetarskom opsegu talasnih dužina. Slične vrijednosti rezolucije raspona postižu se korištenjem intrapulsne modulacije, na primjer, linearne frekvencijske modulacije (chirp). Interval sinteze otvora antene direktno je proporcionalan visini leta SAR nosača, što osigurava da je rezolucija snimanja nezavisna od visine.

Rice. 3. Prikaz slika na različitim nivoima detalja

Trenutno postoje tri glavna načina snimanja zemljine površine: pregledni, skenirajući i detaljni (slika 1). U režimu snimanja, snimanje zemljine površine vrši se kontinuirano u akvizicionom opsegu, dok su bočni i front-lateralni modovi odvojeni (u zavisnosti od orijentacije glavnog režnja dijagrama zračenja antene). Signal se akumulira u vremenskom periodu koji je jednak izračunatom intervalu za sintezu otvora antene za date uslove leta radarskog nosača. Režim snimanja skeniranjem razlikuje se od režima snimanja po tome što se snimanje vrši po cijeloj širini staze za gledanje, u prugama jednakim širini staze snimanja. Ovaj način rada se koristi isključivo u svemirskim radarima. Prilikom snimanja u detaljnom režimu, signal se akumulira u dužem intervalu u odnosu na režim pregleda. Interval se povećava pomeranjem glavnog režnja dijagrama zračenja antene sinhrono sa kretanjem nosača radara tako da je ozračeno područje stalno u zoni snimanja. Savremeni sistemi omogućavaju dobijanje slika zemljine površine i objekata koji se na njoj nalaze sa rezolucijama reda 1 m za pregled i 0,3 m za detaljne modove. Kompanija Sandia najavila je stvaranje SAR-a za taktičke bespilotne letjelice, koji ima mogućnost snimanja u rezoluciji od 0,1 m u detaljnom režimu. Rezultirajuće metode digitalne obrade primljenog signala, čija su bitna komponenta adaptivni algoritmi za korekciju izobličenja trajektorije, imaju značajan uticaj na rezultujuće karakteristike SAR-a (u smislu snimanja zemljine površine). Nemogućnost dugotrajnog održavanja pravolinijske putanje nosača ne dozvoljava dobivanje rezolucija uporedivih s detaljnim načinom snimanja u kontinuiranom preglednom režimu snimanja, iako nema fizičkih ograničenja za rezoluciju u režimu pregleda.

Režim sinteze inverznog otvora (ISA) omogućava da se otvor antene sintetiše ne zbog kretanja nosača, već zbog kretanja ozračenog cilja. U ovom slučaju možda ne govorimo o kretanju naprijed, karakterističnom za prizemne objekte, već o kretanju klatna (u različitim ravnima), karakterističnom za plutajuću opremu koja se njiše na valovima. Ova sposobnost određuje glavnu svrhu IRSA - detekciju i identifikaciju morskih objekata. Karakteristike moderne IRSA omogućavaju pouzdano otkrivanje čak i malih objekata, kao što su podmorski periskopi. Svi avioni u službi Oružanih snaga Sjedinjenih Država i drugih zemalja, čije misije uključuju patroliranje obalnim područjem i akvatorijom, mogu snimati u ovom režimu. Karakteristike slika dobijenih kao rezultat snimanja slične su onima dobijenim kao rezultat snimanja sa direktnom (neinverznom) sintezom blende.

Režim interferometrijskog snimanja (Interferometric SAR - IFSAR) omogućava vam da dobijete trodimenzionalne slike zemljine površine. Istovremeno, savremeni sistemi imaju mogućnost snimanja u jednoj tački (odnosno, koriste jednu antenu) za dobijanje trodimenzionalnih slika. Za karakterizaciju slikovnih podataka, pored uobičajene rezolucije, uvodi se dodatni parametar, koji se zove tačnost visine ili visinska rezolucija. U zavisnosti od vrednosti ovog parametra, određuje se nekoliko standardnih gradacija trodimenzionalnih slika (DTED - Digital Terrain Elevation Data):

DTEDO......................... 900m

DTED1.........................90m

DTED2........................ 30m

DTED3........................10m

DTED4........................ Zm

DTED5......................... 1 m

Tip slike urbanizovanog područja (modela), koji odgovara različitim nivoima detalja, prikazan je na Sl. 3.

Nivoi 3-5 se službeno nazivaju "podaci visoke rezolucije"(HRTe - Visoko Rezolucija Teren Elevacija podaci). Lokacija prizemnih objekata na snimcima nivoa 0-2 određena je u WGS 84 koordinatnom sistemu, visina se meri u odnosu na nultu oznaku. Koordinatni sistem za slike visoke rezolucije trenutno nije standardizovan i o njemu se raspravlja. Na sl. Na slici 4 prikazani su fragmenti stvarnih površina zemljine površine dobijeni kao rezultat stereo fotografije različitih rezolucija.

Američki svemirski šatl je 2000. godine, u okviru projekta SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), čiji je cilj bio dobijanje kartografskih informacija velikih razmera, izvršio interferometrijska snimanja ekvatorijalnog dela Zemlje u opsegu od 60. ° N. w. do 56° južno sh., što je rezultiralo trodimenzionalnim modelom zemljine površine u DTED2 formatu. Da li se projekt NGA HRTe razvija u SAD-u kako bi se dobili detaljni 3D podaci? u okviru kojih će biti dostupne slike nivoa 3-5.

Pored radarskog snimanja otvorenih područja zemljine površine, vazdušni radar ima mogućnost da dobije slike prizora skrivenih od očiju posmatrača. Konkretno, omogućava vam da otkrijete objekte skrivene u šumama, kao i one koji se nalaze pod zemljom.

Prodorni radar (GPR, Ground Penetrating Radar) je sistem daljinske detekcije, čiji se princip rada zasniva na obradi signala reflektovanih iz deformisanih ili po sastavu različitih područja koja se nalaze u homogenoj (ili relativno homogenoj) zapremini. Sistem sonde na zemljinoj površini omogućava otkrivanje šupljina, pukotina i zatrpanih objekata koji se nalaze na različitim dubinama, te identifikaciju područja različite gustine. U ovom slučaju, energija reflektiranog signala jako ovisi o apsorpcijskim svojstvima tla, veličini i obliku mete, te stupnju heterogenosti graničnih područja. Trenutno se GPR, pored vojnih aplikacija, razvio u komercijalno održivu tehnologiju.

Sondiranje zemljine površine vrši se zračenjem impulsima frekvencije 10 MHz - 1,5 GHz. Antena za zračenje može se nalaziti na površini zemlje ili u avionu. Dio energije zračenja reflektuje se od promjena u podzemnoj strukturi zemlje, dok najveći dio prodire dalje u dubine. Reflektirani signal se prima, obrađuje, a rezultati obrade se prikazuju na displeju. Kako se antena kreće, stvara se kontinuirana slika koja odražava stanje podzemnih slojeva tla. Budući da do refleksije zapravo dolazi zbog razlika u dielektričnim konstantama različitih tvari (ili različitih stanja jedne tvari), sondiranjem se može otkriti veliki broj prirodnih i umjetnih defekata u homogenoj masi podzemnih slojeva. Dubina prodiranja ovisi o stanju tla na mjestu ozračivanja. Smanjenje amplitude signala (apsorpcija ili rasipanje) uvelike ovisi o brojnim svojstvima tla, od kojih je glavna njegova električna vodljivost. Stoga su pješčana tla optimalna za sondiranje. Ilovasta i vrlo vlažna tla su mnogo manje pogodna za to. Sondiranje suhih materijala kao što su granit, krečnjak i beton pokazuje dobre rezultate.

Rezolucija senzora se može poboljšati povećanjem frekvencije emitovanih talasa. Međutim, povećanje frekvencije negativno utiče na dubinu prodiranja zračenja. Tako signali sa frekvencijom od 500-900 MHz mogu prodrijeti do dubine od 1-3 m i pružiti rezoluciju do 10 cm, a sa frekvencijom od 80-300 MHz prodiru do dubine od 9-25 m. , ali je rezolucija oko 1,5 m.

Glavna vojna svrha radara za otkrivanje mina je otkrivanje mina. U isto vrijeme, radar instaliran na zrakoplovu, na primjer helikopteru, omogućava vam da direktno otvorite karte minskih polja. Na sl. Na slici 5 prikazane su slike dobijene pomoću radara instaliranog na helikopteru, koji odražavaju lokaciju protupješadijskih mina.

Zračni radar dizajniran za otkrivanje i praćenje objekata skrivenih u šumama (F.O.- OLOVKA - Lišće PENetrating), omogućava vam da otkrijete male objekte (pokretne i nepokretne) skrivene krošnjama drveća. Snimanje objekata skrivenih u šumama izvodi se slično kao i obično snimanje u dva načina: pregledno i detaljno. U proseku, u režimu snimanja, propusni opseg akvizicije je 2 km, što omogućava dobijanje izlaznih slika površina zemljine površine 2x7 km; u detaljnom režimu, snimanje se vrši u dionicama 3x3 km. Rezolucija snimanja zavisi od frekvencije i varira od 10 m na frekvenciji od 20-50 MHz do 1 m na frekvenciji od 200-500 MHz.

Savremene metode analize slike omogućavaju otkrivanje i naknadnu identifikaciju objekata u rezultirajućoj radarskoj slici s prilično velikom vjerojatnošću. U ovom slučaju, detekcija je moguća i na slikama visoke (manje od 1 m) i niske (do 10 m) rezolucije, dok su za prepoznavanje potrebne slike dovoljno visoke (oko 0,5 m) rezolucije. Pa čak i u ovom slučaju, uglavnom možemo govoriti samo o prepoznavanju po indirektnim znakovima, jer je geometrijski oblik objekta veoma izobličen zbog prisustva signala koji se reflektuje od lišća, kao i zbog pojave signale sa pomakom frekvencije zbog Doplerovog efekta koji se javlja kao rezultat njišući lišće na vjetru.

Na sl. 6 prikazuje slike (optičke i radarske) istog područja. Objekti (kolona automobila), nevidljivi na optičkoj slici, jasno su vidljivi na radarskoj slici, međutim, nemoguće je identificirati te objekte, apstrahirajući od vanjskih znakova (kretanje na putu, udaljenost između automobila, itd.), budući da pri ovoj rezoluciji informacija o geometrijskoj strukturi objekta potpuno nedostaje.

Detalji dobivenih radarskih slika omogućili su primjenu niza drugih značajki, što je zauzvrat omogućilo rješavanje niza važnih praktičnih problema. Jedan od ovih zadataka uključuje praćenje promjena koje su se dogodile na određenom području zemljine površine u određenom vremenskom periodu - koherentna detekcija. Dužina perioda se obično određuje učestalošću patrola u datom području. Praćenje promena vrši se na osnovu analize koordinatnih kombinovanih slika date oblasti, dobijenih uzastopno jedna za drugom. U ovom slučaju moguća su dva nivoa detalja analize.

Prvi nivo podrazumeva detekciju značajnih promena i zasniva se na analizi očitavanja amplitude slike, koja nose osnovne vizuelne informacije. Ova grupa najčešće uključuje promjene koje osoba može vidjeti istovremeno gledajući dvije generirane radarske slike. Drugi nivo se zasniva na analizi očitavanja faza i omogućava vam da otkrijete promene nevidljive ljudskom oku. To uključuje pojavu tragova (automobila ili osobe) na putu, promjene u stanju prozora, vrata („otvoreno - zatvoreno“) itd.

Rice. 5. Karte minskih polja u trodimenzionalnom prikazu pri snimanju u različitim polarizacijama: model (desno), primjer slike realnog područja zemljine površine sa složenim podzemnim okruženjem (lijevo), dobijen pomoću instaliranog radara u helikopteru

Još jedna zanimljiva SAR mogućnost, koju je također najavio Sandia, je radarski video. U ovom načinu rada, diskretno formiranje otvora antene od sekcije do sekcije, karakteristično za kontinuirani način snimanja, zamjenjuje se paralelnim višekanalnim formiranjem. Odnosno, u svakom trenutku vremena sintetizira se ne jedan, već nekoliko (broj ovisi o zadacima koji se rješavaju) otvora. Neka vrsta analoga broju formiranih otvora blende je brzina kadrova u običnom video snimanju. Ova funkcija vam omogućava da implementirate odabir pokretnih ciljeva na osnovu analize primljenih radarskih slika, primjenjujući principe koherentne detekcije, što je inherentno alternativa standardnim radarima koji biraju pokretne mete na osnovu analize Doplerovih frekvencija u primljenom signalu. .

Efikasnost implementacije takvih selektora pokretnih ciljeva je vrlo upitna zbog značajnih hardverskih i softverskih troškova, tako da će takvi načini najvjerovatnije ostati ništa drugo do elegantan način za rješavanje problema selekcije, uprkos novim mogućnostima odabira ciljeva koji se kreću vrlo malim brzinama. (manje od 3 km/h, što nije dostupno Doppler SDC). Direktno snimanje videa u radarskom dometu se također trenutno ne koristi, opet zbog zahtjeva visokih performansi, pa ne postoje operativni modeli vojne opreme koji ovaj način implementiraju u praksi.

Logičan nastavak unapređenja tehnologije snimanja zemljine površine u radarskom dometu je razvoj podsistema za analizu primljenih informacija. Posebno postaje važan razvoj sistema za automatsku analizu radarskih slika koji omogućavaju otkrivanje, izolaciju i prepoznavanje kopnenih objekata unutar područja istraživanja. Poteškoća stvaranja ovakvih sistema povezana je sa koherentnom prirodom radarskih slika, fenomeni interferencije i difrakcije u kojima dovode do pojave artefakata - umjetnog odsjaja, sličnih onima koji se javljaju prilikom ozračivanja mete sa velikom efektivnom površinom raspršivanja. Osim toga, kvaliteta radarske slike je nešto niža od kvalitete slične (u smislu rezolucije) optičke slike. Sve to dovodi do činjenice da efikasne implementacije algoritama za prepoznavanje objekata na radarskim slikama trenutno ne postoje, ali količina posla obavljenog u ovoj oblasti, određeni uspjesi postignuti u posljednje vrijeme govore da će se u bliskoj budućnosti moći govoriti o inteligentnim bespilotnim izviđačkim vozilima koja imaju mogućnost procjene kopnene situacije na osnovu rezultata analize informacija koje prima njihova vlastita oprema za radarsko izviđanje.

Drugi pravac razvoja je integracija, odnosno koordinirana integracija sa naknadnom zajedničkom obradom informacija iz više izvora. To mogu biti radari koji istražuju u različitim modovima, ili radari i druga izviđačka sredstva (optička, IC, multispektralna itd.).

Dakle, savremeni radari sa sintetičkim otvorom antene omogućavaju rešavanje širokog spektra problema vezanih za obavljanje radarskih istraživanja zemljine površine, bez obzira na doba dana i vremenske prilike, što ih čini važnim sredstvom za dobijanje informacija o stanju Zemljine površine i objekata koji se na njoj nalaze.

Da biste komentarisali, morate se registrovati na sajtu.

Radar sa sintetičkim otvorom (SAR)- ovo je metoda koja vam omogućava da dobijete radarske slike zemljine površine i objekata koji se na njoj nalaze, bez obzira na meteorološke uslove i nivo prirodne osvijetljenosti područja, sa detaljima uporedivim sa snimkama iz zraka.

Značajke dobivanja radarske slike

Najjednostavniji način za dobijanje radarske slike (RL) područja je korištenje moda stvarnog snopa, kada radar instaliran na avionu-nosaču pregledava površinu zemlje skeniranjem antene u horizontalnoj ravni, na primjer, u sektoru ±90° u odnosu na nosilac vektora brzine. U ovom slučaju, slika terena u zoni posmatranja se posmatra u obliku sektora dimenzija ±90° sa maksimalnim radijusom jednakim radarskom dometu. Glavni nedostatak ovog načina rada je niska rezolucija azimuta, koja je tokom nekoherentne obrade određena širinom dijagrama zračenja (RP) stvarne antene u horizontalnoj ravni. DN širina (\Theta)_(az) zavisi od horizontalne veličine antene d(otvor blende) i talasna dužina elektromagnetnih oscilacija koje emituje radar: (\Theta)_(az)=\lambda / d. Istovremeno, linearna rezolucija azimuta raste proporcionalno rasponu nagiba. Na primjer, na talasnoj dužini \lambda=3 cm i veličina antene 150 cm širina snopa (\Theta)_(az)=1,15° i na dometu od 120 km linearna rezolucija će biti oko 2,5 km. Ovako niska rezolucija dovodi do toga da se na slici vide samo tragovi velikih objekata (mostovi, naselja, brodovi).

Za postizanje visoke rezolucije azimuta potrebna je upotreba antene s velikom veličinom otvora. Postavljanje velikih antena na avion je nemoguće, stoga, da bi se osigurala rezolucija azimuta znatno bolja od one određene širinom snopa stvarne antene, koriste se koherentni režimi rada koji omogućavaju formiranje sintetizovanog otvora većeg (1000 ili više puta) veličine.

Suština SAR-a

Napišite recenziju na članak "Sinteza radarskog otvora"

Književnost

  1. Radarski sistemi multifunkcionalnih aviona. T.1. Radar je informaciona osnova za borbena dejstva multifunkcionalnih aviona. Sistemi i algoritmi za primarnu obradu radarskih signala / Ed. A.I. Kanashchenkova i V.I. - M.: Radiotehnika, 2006. - 656 str. - ISBN 5-88070-094-1.
  2. Kondratenkov, G. S. Radari za istraživanje Zemlje / G. S. Kondratenkov, V. S. Potekhin [itd.]. - M.: Radio i komunikacija, 1983. - 272 str.
  3. Antipov, V. N. Radarske stanice sa digitalnom sintezom otvora antene / V. N. Antipov, V. T. Goryainov [etc.]. - M.: Radio i komunikacija, 1988. - 304 str. - ISBN 5-256-00019-5.
  4. Dudnik, P. I. Multifunkcionalni radarski sistemi: udžbenik. priručnik za univerzitete / P. I. Dudnik, A. R. Ilchuk [etc.]. - M.: Drfa, 2007. - 283 str. - ISBN 978-5-358-00196-1.
  5. - 2010
  • Bakhrakh L.D. Metode mjerenja parametara radijacijskih sistema u bliskoj zoni / Bakhrakh L.D. - Leningrad: Nauka, 1985. - 272 str.
  • Safronov G.S. Uvod u radio holografiju. - M.: Sov. radio, 1973. - 288 str.

Linkovi

Odlomak koji karakterizira sintezu radarskog otvora

Napoleon je cijeli dan 25. avgusta, kako kažu njegovi istoričari, proveo na konju, pregledavajući područje, raspravljajući o planovima koje su mu predstavili njegovi maršali i lično izdavajući naređenja svojim generalima.
Prvobitna linija ruskih trupa duž Koloče je razbijena, a dio te linije, odnosno ruski lijevi bok, odbačen je kao rezultat zauzimanja Reduta Ševardinski 24. Ovaj dio linije nije bio utvrđen, nije više zaštićen rijekom, a ispred njega je bilo samo otvorenije i ravnije mjesto. Svakom vojnom i nevojnom licu bilo je očigledno da Francuzi treba da napadnu ovaj dio linije. Činilo se da to ne zahtijeva mnogo razmišljanja, nije bilo potrebe za takvom brigom i nevoljama cara i njegovih maršala, a uopće nije bila potrebna ona posebna najviša sposobnost zvana genijalnost, koju tako vole pripisivati ​​Napoleonu; ali istoričari koji su kasnije opisali ovaj događaj, i ljudi koji su tada okruživali Napoleona, i on sam, mislili su drugačije.
Napoleon je vozio preko polja, zamišljeno zavirivao u to područje, odmahivao sam sa sobom glavom u znak odobravanja ili nevjerice i, ne obavještavajući generale oko sebe o promišljenom potezu koji je vodio njegove odluke, prenosio im je samo konačne zaključke u obliku naredbi. . Saslušavši prijedlog Davouta, zvanog vojvoda od Ecmula, da se zaobiđe ruski lijevi bok, Napoleon je rekao da to ne treba činiti, ne objašnjavajući zašto nije potrebno. Na prijedlog generala Compana (koji je trebao da napadne flushe) da svoju diviziju povede kroz šumu, Napoleon je izrazio pristanak, uprkos činjenici da je takozvani vojvoda od Elchingena, odnosno Ney, dozvolio sebi da primijeti da kretanje kroz šumu bilo je opasno i moglo je uznemiriti diviziju .
Pregledavši područje naspram Reduta Ševardinski, Napoleon je neko vrijeme razmišljao u tišini i pokazao na mjesta na kojima će do sutra biti postavljene dvije baterije za djelovanje protiv ruskih utvrđenja i mjesta na kojima će se pored toga postrojiti poljska artiljerija. njima.
Nakon što je dao ova i druga naređenja, vratio se u svoj štab, a raspored bitke je napisan pod njegovim diktatom.
Ovo raspoloženje, o kojem francuski istoričari govore sa oduševljenjem, a drugi istoričari sa dubokim poštovanjem, bilo je sledeće:
“U zoru, dvije nove baterije, izgrađene u noći, na ravnici koju je okupirao princ od Eckmuhla, otvoriće vatru na dvije suprotstavljene neprijateljske baterije.
Istovremeno će načelnik artiljerije 1. korpusa, general Pernetti, sa 30 topova Compan divizije i svim haubicama divizije Dessay i Friant krenuti naprijed, otvoriti vatru i bombardirati neprijateljsku bateriju granatama, protiv što će oni delovati!
24 gardijska artiljerijska topa,
30 topova Compan divizije
i 8 topova divizije Friant i Dessay,
Ukupno - 62 topa.
Načelnik artiljerije 3. korpusa, general Fouche, postaviće sve haubice 3. i 8. korpusa, ukupno 16, na bokove baterije, kojoj je dodeljeno da bombarduje levo utvrđenje, koje će ukupno imati 40 topova protiv to.
General Sorbier mora biti spreman, na prvu naredbu, da krene sa svim haubicama gardijske artiljerije protiv jednog ili drugog utvrđenja.
Nastavljajući kanonadu, princ Poniatowski će krenuti prema selu, u šumu i zaobići neprijateljski položaj.
General Compan će se kretati kroz šumu kako bi zauzeo prvo utvrđenje.
Po ulasku u bitku na ovaj način, naređenja će se izdavati prema dejstvima neprijatelja.
Kanonada na lijevom boku će početi čim se čuje kanonada desnog krila. Strijelci Moranove divizije i Viceroyove divizije otvorili bi jaku vatru kada bi vidjeli početak napada desnog krila.
Vicekralj će zauzeti selo [Borodin] i preći svoja tri mosta, prateći na istoj visini divizije Moranda i Gerarda, koje će pod njegovim vođstvom krenuti prema reduti i ući u liniju sa ostalima vojska.