Разработка алгоритмов формирования изображений в радиолокаторах с синтезированной апертурой космического базирования ОВЧ диапазона частот

• Автор: Иващенко, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Введение
СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. Анализ размеров зон фокусировки космической многопозиционной системы ДЗЗ ОВЧ диапазона частот с учетом влияния ионосферы на зондирующий сигнал РСА
1.1 .Математическая модель пространственно-временного канала
многопозиционногог РСА с учётом влияния
атмосферы
1.2.Анализ статистических характеристик пространственно-временного сигнала бистатического

Глава 2. Разработка методов фокусировки радиолокационных изображений ОВЧ диапазона частот
2.1 Разработка математической модели алгоритма автофокусировки
2.2 Моделирование алгоритма непараметрической автофокусировки РЛИ
Глава 3. Экспериментальная отработка разработанных алгоритмов автофокусировки на изображениях РСА ОВЧ диапазона, установленного на авиационном носителе с высокой динамикой полёта
3.1 Моделирование процесса формирования радиолокационного
изображения при манёврах носителя

3.2 Синтез многопараметрической модели траекторной фазы сигнала РСА, размещённого на динамично маневрирующем
носителе
Заключение
Список использованных источников
Приложение А

ВВЕДЕНИЕ
Среди современных средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) важное место занимают радиолокационные системы с синтезированием апертуры (РСА) [1]. Такие системы наряду с традиционными преимуществами наблюдения Земной поверхности в радиодиапазоне длин волн (независимость от времени суток и погодных условий) позволяют получать радиолокационные изображения (РЛИ) высокого разрешения (десятки сантиметров).
Принцип действия РСА основан на когерентном суммировании отражённых сигналов за время наблюдения (интервал синтеза) цели. Таким образом, последовательные положения реальной антенны в пространстве образуют синтезированную линейную антенную решётку. Геометрия обзора и принцип формирования синтезированной апертуры показан на рис. В. 1.
Рис. В.1. Принцип формирования синтезированной апертуры Если точечная цель облучается последовательностью радиоимпульсов, то в момент времени Л приходит первый, отраженный от цели импульс, в /л? последний. В течение этого времени антенна перемещается в пространстве на расстояние которое называют длиной синтезированной апертуры.
Таким образом, в РСА когерентно обрабатывается сигнал, представляющий собой пачку отражённых импульсов. Комплексная огибающая этого сигнала, вследствие
квадратичного закона изменения наклонной дальности (расстояния до цели -Я (**)), а,

значит, и фазы, есть дискретное представление ЛЧМ импульса [2,3]. Тогда, воспользовавшись, например, согласованным с этим сигналом фильтром, можно сжать этот сигнал до величины
Выражение (В.1) представляет собой азимутальное разрешение РСА. Видно, что оно не зависит от расстояния до цели, длины волны, скорости полета и определяется только длиной азимутального раскрыва реальной антенны, причем, чем он меньше, тем выше разрешающая способность РСА по азимуту. Таким образом, особенность РСА заключается в необходимости совместной когерентной обработки пачки отраженных импульсов длиной Ы=Ь3/АХ.
Разрешение по дальности (но углу места) РСА определяется традиционным для радиолокации способом [2,3] и зависит от ширины полосы частот используемого сигнала и угла визирования поверхности а (В.2). Поэтому обычно РСА работают при углах визирования от 20° до 55°. Геометрия обзора поверхности показана на рис. В.2.
Наряду с пространственным разрешением, важнейшей характеристикой РСА является размер полос захвата и обзора. Полоса захвата представляет собой размер по углу места (поперёк направления полёта) зоны обзора РСА доступной в сеансе наблюдения. Полоса обзора - это размер по углу места максимально возможной для РСА зоны наблюдения. Размеры полос захвата и обзора выбираются в результате оптимизации
(В.1)
(В.2)
Рис. В.2. Геометрия обзора РСА

-erf
( r Ic л

1 2k,

где: erf (x) = -j= (e 2 dt - функция ошибок.
v ЯГ
|(И)-Я(дг,>.г)|
j r exp {-(л,/-,2 + k2r, + к, )} dr

-expi-
yfki
-erf

[k{

/t+A'2
v 2k, j
2yjk \
expi~
k2>Jn

' к l2+—
2 2k,

2 2k,

/,+A-1 2*,

|гЦМ>Л(*.,,г)|
J exp {-( A,r,2 + k2rx + k3 )jc/r,
|Д,(*Г)-Л(дг,М.)|
1 prvnJk2-4к,кЛ 4k, J
— exp <
2 у к
-erf №l7.+
•'/У
Проводя несложные преобразования, можем записать:
|R,(tr)-R(x.j.,z)|
j (-а, г,2 +£>,/-, + c)exp{-(fc,r,2 + &2r, +k-dr
|ЯД)-Л(дг.>’)|

*?~4*&1 4i J

2к2 12 к2

№ 2 4*>J

ехр<-

2ч/,
2кг I, кг
ф~тж
2 к,

з/Vr
а,4я{2к1+к22) ь,к24л

I 8f Ф

2ЛД

/,+А. 2*.
V Ч “Л1 /уу_
Рассмотрим теперь интеграл по ri во втором слагаемом выражения (1.39).
(1.40)