Формування когерентних зображень за допомогою наземних шумових радарів з синтезованою апертурою - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукНауковий керівник: Лукін Костянтин Олександрович, доктор фізико-математичних наук, професор, Інститут радіофізики та електроніки ім. Офіційні опоненти: Сугак Володимир Григорович, доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, Інститут радіофізики та електроніки ім. Дробахін Олег Олегович, доктор фізико-математичних наук, професор, Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара, завідувач кафедри "Прикладної і компютерної радіофізики". Захист відбудеться "27" жовтня 2011 р. о 1630 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.157.01 Інституту радіофізики та електроніки ім. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту радіофізики та електроніки ім.Шумові радари мають ряд привабливих особливостей, таких як простота генерації сигналу, такого що забезпечує низький рівень бічних пелюсток, висока захищеність від завад і електромагнітна сумісність. Когерентний прийом відбитих сигналів в шумових радарах зберігає інформацію про фазу прийнятих сигналів, що зокрема дозволяє створювати шумові радари з синтезованою апертурою (РСА). Такі наземні РСА використовують переміщення фазового центру приймально-передавальної антени відносно досліджуваної області простору і спеціальну обробку записаних сигналів для формування когерентних зображень великих обєктів з високою просторовою роздільною здатністю. При вирішенні задачі формування когерентних радіозображень наземні РСА є ефективною альтернативою, наприклад, системам з фазованими антенними решітками завдяки простоті конструкції та відсутності необхідності застосовувати дорогі фазообертачі у антенах, можливості фокусування на широких кутах та малих відстанях без ускладнення самого радара, а також завдяки можливості одержання більш високих розділень при аналогічному розмірі апертури. Розвинуто метод формування РСА зображень за допомогою шумових сигналів: вперше отримано вирази для формування радіозображень за допомогою багатопозиційного шумового РСА 8-мм діапазону з урахуванням зміни хвильового тракту приймальної і передавальної антен з синтезованою апертурою, а також вирази для формування когерентних зображень в ближній зоні фізичної антени шумового РСА.У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і завдання дослідження, показано наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів. Оскільки методи шумової радіолокації і радарів з синтезованою апертурою отримали суттєвий розвиток незалежно один від одного, простежено історію, основні переваги і недоліки та сфери застосування кожного з цих методів окремо. Тоді було показано можливість створення шумових радарів з кореляційною, антикореляційною і спектральною обробкою сигналів. На даний момент вони використовуються для всепогодного картографування земної поверхні та рослинності, в тому числі за допомогою поляризаційних РСА, побудови мап висот методом інтерферометрії, для вияву зсувів будівель та інших обєктів, для вияву великих спотворень земної поверхні (наприклад, в результаті землетрусів), спостережень за водною поверхнею, судами та іншими обєктами на ній. Формування РСА зображень являє собою оцінку розподілу ефективної площі розсіяння у просторі шляхом аналізу радіолокаційних сигналів, відбитих обєктами при різних положеннях приймальної і передавальної антен щодо досліджуваної області простору.Для формування променя антени і сканування в ній використовується принцип, подібний застосованому в одновимірній фазованій антенній решітці, але замість одночасного випромінювання та прийому сигналів всіма елементами решітки використовується пересування одного випромінюючого елемента та послідовні прийом і передача електромагнітних сигналів в кожній його позиції. Прямокутна форма спектра забезпечує високу роздільну здатність, але з високими бічними пелюстками, тоді як дзвоноподібна форма спектра дозволяє досягнути низьких рівнів бічних пелюсток, але за рахунок деякої втрати в роздільній здатності. Для фіксованої смуги пропускання в разі необхідності високої роздільної здатності треба використовувати сигнал з прямокутним спектром, при цьому пізніше під час обробки можна використовувати зважування для мінімізації бічних пелюсток. І навпаки, коли потрібно досягти мінімальних бічних пелюсток по дальності, потрібно генерувати сигнал з дзвоноподібною формою спектра. На основі наближення однієї цілі та малих спотворень траєкторії отримано вираз, що описує залежність фазової похибки на інтерферограмі від спотворення траєкторії фазового центру антени: , де - вектор, що зєднує середину синтезованої апертури та ціль, - вектор, що зєднує положення фазового центру антени при першому та другому скануваннях (цей вектор описує спотворення синтезованої апертури).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ