Авіаційно-космічні багатопозиційні радіолокаційні системи з синтезуванням апертури антени - Автореферат

Міністерство освіти і науки України Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” УДК 528.85 621.396.96 Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Авіаційно-космічні багатопозиційні радіолокаційні системи з синтезуванням апертури антени 05.07.12 - дистанційні аерокосмічні дослідження Ксендзук Олександр Володимирович Харків 2006 Загальна характеристика роботи Актуальність теми. Найважливішим фактором науково-технічного розвитку України є ряд взаємозв’язаних задач з використання природних ресурсів, захищеності від загроз техногенного і природного характеру, охороні навколишнього середовища, забезпеченню безпеки транспортних перевозок та інших. Як свідчить світовий досвід, одним з найбільш ефективних засобів інформаційного забезпечення при вирішенні цих проблем є авіаційно-космічні системи дистанційного зондування (ДЗ) Землі. Важливою складовою таких систем є радіолокаційні системи, у тому числі й з синтезуванням апертури антени (РСА), які здатні працювати у складних погодних умовах вдень та вночі, за наявності туману, хмарності, задимлення та ін. Дотепер експлуатувались, а нині використовується і знаходиться у розробці значна кількість космічних та авіаційних радіолокаційних систем дистанційного зондування поверхні: Січ (Україна), Terra SAR (Німеччна), COSMO-Skymed (Італія), TECSAR (Ізраїль), Кондор-Е (Росія), MARSIS (Євросоюз), ENVISAT, ALOS (Японія), RADARSAT - 1, 2 (Канада), COMPACT (Росія), SIR-X SAR (Германія). Серед радіолокаційних систем найбільш широкого практичного застосування набули моностатичні (розташовані на одному носії) системи з синтезуванням апертури антени авіаційного та космічного базування. Їх основні недоліки - відносно низька роздільна здатність, викликана високим рівнем спекл-шуму, та, як наслідок, необхідність згладжування радіолокаційних зображень операторами вторинної обробки, які знижують результуючу роздільну здатність; висока імовірність пропуску малорозмірних і просторово-протяжних цілей при певній просторовій конфігурації; низька оперативність і періодичність отримання інформації та інші. Постійне підвищення вимог до систем дистанційного зондування та, зокрема, до точності, надійності, можливості оперативного отримання даних з мінімальними розмірами зон затінення привели до необхідності створення глобальної системи моніторингу земної поверхні. Такою глобальною системою є багатопозиційна радіолокаційна система з синтезуванням апертури антени (БПРСА) аерокосмічного базування. Крім того, БПРСА має ряд суттєвих переваг перед моностатичними та бістатичними системами: · висока точність картографування поверхні за рахунок сумісної обробки результатів, отриманих у різних бістатичних парах; · більш високе еквівалентна роздільна здатність порівняно з аналогічними однопозиційними системами (еквівалентним розрізненням будемо називати результуюче розрізнення при заданому відношенні сигнал/завада на радіолокаційних зображеннях); · можливість картографування з мінімальними розмірами зон затінення за рахунок оптимізації просторової конфігурації та алгоритмів обробки; · більш висока надійність і достовірність інтерпретації радіолокаційних даних за рахунок обробки інформації, отриманої на різних кутах, частотах, поляризаціях; · збільшення зони одночасного огляду радіолокаційної системи, більш частий моніторинг окремих ділянок поверхні, висока оперативність отримання інформації, можливість більш тривалого спостереження за окремими ділянками поверхні по відношенню до моностатичних систем; · висока ймовірність правильного виявлення малорозмірних і просторово-протяжних об’єктів при низькій ймовірності помилкової тривоги навіть за умови затінення цих об’єктів для окремих елементів системи ДЗ; · висока роздільна здатність і точність відтворення цифрових карт рельєфу поверхні з можливістю виявлення зон затінення; · можливість розгортання багатобазових інтерферометрів, які дозволяють виконати відтворення топографічних карт з високою роздільною здатністю при великому інтервалі однозначних вимірювань за рахунок використання різних несучих частот/баз; · можливість відтворення тривимірних радіолокаційних зображень природних і штучних об’єктів за рахунок обробки даних, отриманих з різних ракурсів; · більш ефективне виявлення та супроводження об’єктів, які рухаються з широким діапазоном швидкостей у різних напрямах за рахунок спостереження під різними кутами, з різних відстаней; · можливість використання ряду режимів зйомки, які недоступні або неефективні у моностатичних РСА; · можливість використання міні- і мікросупутників, що дозволяє суттєво зменшити собівартість системи з збереженням високих якісних показників її функціонування; низька собівартість виготовлення носія внаслідок їх технологічної повторюваності; · можливість використання безперервних сигналів для моноапертурних РСА, що дозволяє суттєво зменшити вимоги до потужності передавачів, використовувати шумоподібні та широкосмугові/надширокосмугові сигнали; · БПРСА харак