Алгоритмы и бортовая аппаратура обработки радиосигналов и формирования изображений систем космического базирования

• Автор: Ракитин, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Особенности проектирования цифровой системы обработки радиоголограмм при получении радиофизического изображения в режиме съёмки по технологии 8сапБА
1.1 Методы обзора поверхности Земли
1.2 Особенности геометрии съёмки по технологии БсапБАК
1.3 Алгоритмы первичной обработки данных при формировании РФИ в режиме
БсалБАІІ
1.3.1. Синтез апертуры
1.3.2 ІІекогерентное накопление
1.4 Выводы по главе
Глава 2 Облик перспективной бортовой аппаратуры обработки сигналов и изображений
2.1 Расчёт информационных потоков и требуемой производительности БАОСИ
2.2 Проблема радиационной стойкости бортовой аппаратуры космических аппаратов с длительными сроками активного существования
2.3 Проблема коммутации информационных потоков
2.4 Реализационные особенности БАОСИ и ПО БАОСИ
2.5 Структура и облик перспекгивной БАОСИ КА с гибкой архитектурой
2.6 Выводы по главе
Глава 3 Исследование реальных производительности и скоростей обмена данными процессора МС-24І
3.1 Методика и результаты оценки реальной производительности
3.2 Методика и результаты оценки реальной скорости передачи данных по различным интерфейсам
3.3 Выводы по гл.
Глава 4 Пути повышения качества обработки траєкторного сигнала
4.1 Оценка предельной пространственной разрешающей способности
4.2 Применение дробной децимации
4.2.1 Особенности параметров траєкторного сигнала РСА космического базирования
4.2.2 Характеристики обработанных траекторных сигналов при малой частоте дискретизации
4.2.3 Использование дробной децимации при обработке траєкторного сигнала
4.2.4 Децимация траєкторного сигнала с коэффициентом прореживания 1,
4.2.5 Особенности использования весовых функций для снижения УБЛ сжатого сигнала
4.2.6 Выбор АЧХ фильтра нижних частот
4.3 Влияние скорости движения целей на результаты обработки траєкторного сигнала
4.3.1 Анализ траєкторного сигнала
4.3.2 Устранение неоднозначности по частоте при обработке траєкторного сигналаї
4.4 Результаты моделирования ключевых фрагментов алгоритмов первичной обработки сложных сигналов
4.4.1 Реализация алгоритма вычисления 8-ми точечного БПФ
4.4.2 Реализация алгоритма вычисления 64-х точечного БПФ
4.4.3 Реализация алгоритма вычисления 4096-ти точечного БПФ
4.4.4 Разработка состава библиотек формирования и обработки сигналов
4.5 Выводы по главе
Заключение
Список использованных ис точников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

Введение
Постоянно растущие требования к качеству космической информации и увеличивающееся количество сё потребителей предъявляют все более высокие требования к бортовым техническим средствам обработки и передачи данных. Существующая в настоящее время практика передачи первичной информации в наземные центры обработки значительно ограничивается недостаточной пропускной способностью каналов связи, что снижает эффективность использования радиотехнических средств космического базирования. Временная задержка на обработку принятых данных в наземных пунктах и последующую передачу результатов потребителям может достигать до 8 суток, что часто приводит к существенному снижению ценности получаемой информации. Формирование радиофизических изображений (РФИ), включая обработку и сжатие радиосигналов с помощью вычислительных устройств на борту космического аппарата (КА), позволит снизить требования к пропускной способности каналов связи, сложности наземной аппаратуры и квалификации персонала, а также обеспечить подготовку информации для оперативного её использования конечными потребителями.
Обработка радиотехнических сигналов и формирование РФИ на борту КА требует разработки бортовых вычислителей и алгоритмов, адаптированных для реализации на современных сигнальных процессорах, а также создания программных библиотек, как средств последующей разработки программного обеспечения (ПО) бортового вычислительного устройства.
Решение этих задач позволит сократить стоимость и сроки разработки бортовой аппаратуры обработки сигналов и изображений (БАОСИ), целевого программного обеспечения и расширить круг задач, оперативно и с высокой эффективностью решаемых с применением многофункциональных высокоинформативных космических комплексов дистанционного наблюдения поверхности Земли.
Задачи формирования РФИ решались отечественными и зарубежными разработчиками - учёными и специалистами, среди которых можно выделить работы Кондратенкова Г.Ф., Антипова В.Н., Горяйнова В.Т., Толстова Е.Ф., Вербы B.C., Неропского Л.Б., Карпова O.E., Лаврова A.A., Титова М.П., Орлова М.С., Самарина
О.Ф., Фролова А.Ю., Каррары В.Г., Гудмана P.C., Маевского P.M., Каммиига И.Г., Курландера Дж.К., Пилаи СТО. и др.
Однако основное внимание авторов уделялось наземным средствам обработки, технике синтезирования апертуры антенны и формирования РФИ для систем авиационного базирования. Изложенные в известных работах подходы не позволяют реализовать оперативное извлечение информации из РФИ, особенно на подвижных объектах (корабли, самолёты, автомобили), на которых сложно организовать полномасштабную обработку траекторного сигнала.

3. Разработка требований к устройствам интерфейса в многопроцессорной системе обработки траєкторного сигнала в системах, использующих технологию БсапБАІІ.
4. Исследование вычислительных возможностей и пропускной способности интерфейсов отечественных сигнальных процессоров, обладающих радиационной стойкостью и предназначенных для работы в составе БАОСИ.
5. Оценка предельной разрешающей способности систем формирования РФИ по технологии БсапБАИ при использовании многопроцессорных систем на базе платформы «Мультикор».
6. Разработка новых алгоритмов и методик обработки сигналов, которые позволили бы снизить требования к вычислительной мощности и производительности бортовой аппаратуры обработки сигналов и изображений, не изменяя качество формирования РФИ.
7. Моделирование и экспериментальные исследования способов и алгоритмов формирования РФИ с применением быстрых алгоритмов обработки сложного траєкторного сигнала.
8. Разработка состава программных библиотек формирования и первичной обработки сложных сигналов для БАОСИ космического применения и определение предъявляемых к ним функциональных требований.