Синтезирование апертуры антенны при совместном прямолинейном и вращательном перемещении фазового центра реальной антенны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.14, кандидат наук Майстренко, Евгений Владимирович

• Майстренко, Евгений Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Майстренко, Евгений Владимирович

Содержание

Список используемых сокращений

Введение

Раздел 1. Анализ особенностей применения вертолетных РЛС, необходимых при решении задач мониторинга земной поверхности

1.1 Анализ систем мониторинга земной поверхности и природной среды и решаемых ими задач

1.2 Анализ современных бортовых информационных датчиков отечественных и иностранных авиационных носителей, используемых для решения задач мониторинга

1.3 Обоснование необходимости использования бортовых радиолокационных комплексов при решении задач аэромониторинга земной поверхности

1.4 Обоснование возможности использования режима синтезирования в бортовой РЛС системы мониторинга носителя вертолетного типа при комбинированном перемещении ФЦ реальной антенны. Постановка задачи на исследование

Выводы по разделу 1

Раздел 2. Разработка и исследование алгоритмов обработки сигналов в режиме синтезирования апертуры антенны при учете поступательного и вращательного движения фазового центра антенны

2.1 Траекторный сигнал в режиме синтезирования апертуры антенны при учете комбинированного движения фазового центра антенны и его обработка

2.2 Временное и частотное представление сигнала с комбинированной частотной модуляцией

2.3 Оптимальная обработка траекторного сигнала, формируемого в процессе синтеза апертуры при комбинированной траектории движения ФЦА

2.4 Анализ выходного отклика системы обработки траекторного сигнала при комбинированном движении ФЦА

2.5 Сравнительный анализ потенциальных возможностей РСА по разрешению при различных вариантах движения фазового центра антенны

Выводы по разделу 2

Раздел 3. Квазиоптимальные алгоритмы обработки траекторного сигнала, формируемого в процессе синтеза апертуры за счет поступательно-вращательного движения фазового центра реальной антенны

3.1 Эквивалентная апертура антенны бортовой РЛС, формируемая

при поступательно - вращательном движении фазового центра

3.2 Анализ качественных параметров радиолокационного изображения в режиме синтезирования апертуры антенны при комбинированном перемещении ФЦА

3.3 Оценка эффективности синтезирования апертуры при поступательно - вращательном движении фазового центра реальной антенны и произвольном направлении наблюдения

Выводы по разделу 3

Раздел 4. Математическое моделирование и предложения по практической реализации РСА при комбинированном перемещении фазового центра антенны

4.1 Структура математической модели РСА при прямолинейном и

вращательном перемещении фазового центра антенны

4.2 Моделирование подстилающей поверхности

4.3 Модель движения фазового центра антенны

4.4 Моделирование систем обработки траекторного сигнала

4.5 Предложения по техническому облику бортовой РСА носителя вертолетного типа с режимом синтезирования апертуры за счет поступательно-вращательного движения фазового центра реальной антенны

Выводы по разделу 4

Заключение

Список используемой литературы 173 Приложение 1. Код математической модели РСА в программной

среде Mathworks MATLAB R2012а

Список используемых сокращений

А АЦП — Аналого-цифровой преобразователь О ОЭС - Оптико-электронная система

Б БД - База данных БЛ - Боковой лепесток БО - Боковой обзор БПЛА — Беспилотный летательный аппарат БРЛС - Бортовая радиолокационная система БС - Быстрая свертка П ПБО - Переднебоковой обзор ПВО - Противовоздушная оборона ПС - Прямая свертка

В ВИМ - Внутриимпульсная модуляция Р РЛАЭМ - Радиолокационный аэрокосмический мониторинг РЛИ - Радиолокационное изображение РЛК - Радиолокационный комплекс

Г ГА - Гармонический анализ ГНС - Глобальная навигационная система С СА - Синтезирование апертуры СВ - Система визирования СК- Система координат СФ - Согласованная фильтрация СтФ - Стробирующая функция

д ДНА - Диаграмма направленности антенны Т ТН - Тело неопределенности ТНЦ - Точечная наземная цель ТПВ - Тепловизор

Е У

Ж Ф ФН - Функция неопределенности ФЦА - Фазовый центр антенны

3 ЗНСК - Земная неподвижная система координат 30 - Зона обзора X

и ИК - Инфракрасный диапазон ИНС - Инерциальная навигационная система ц ЦВУ - Цифровое вычислительное устройство

К КО - Круговой обзор КЧМ - Комбинированная частотная модуляция КФ - Корреляционная функция Ч

Л JIA - Летательный аппарат ЛП- Линия пути ЛЧМ - Линейная частотная модуляция Э

М МВП - Малая вероятность перехвата (LPI - low probability of intercept) МП - Местоположение Ю

Н Я

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтезирование апертуры антенны при совместном прямолинейном и вращательном перемещении фазового центра реальной антенны»

Введение

Состояние окружающей среды является неотъемлемой характеристикой качества жизни и уровня благосостояния населения. Уязвимость экосистемы напрямую зависит от степени промышленного техногенеза территории, поэтому вопросы минимизации техногенного воздействия на окружающую среду имеют высокую значимость.

Для контроля состояния окружающей среды используют, как правило, различного типа системы мониторинга.

Обычно при построении данных систем используют комплексные методы и средства дистанционного зондирования в сочетании с пространственно -распределенными системами сбора, обработки и обмена полученными данными. Системы мониторинга должны обеспечивать [1]:

1) получение в любое время года и суток и при любых метеоусловиях информации об окружающей среде, ее комплексную обработку, селекцию и распределение между возможными потребителями;

2) предоставление пользователям результатов мониторинга объектов и окружающей среды в целях обеспечения информационной и интеллектуальной поддержки баз данных (БД) пользователей;

3) формирование и накопление сценариев типовых процессов состояния окружающей среды, их возникновения и развития.

Комплексная система мониторинга должна базироваться на многоуровневой информации, получаемой с помощью наземных, космических и авиационных средств. При реализации программ мониторинга земной поверхности и разведки природных ресурсов наиболее часто используются аэрокосмические носители, оснащенные оптическими, инфракрасными, радиометрическими, магнитометрическими и т.п. средствами, существенным недостатком которых является зависимость получения требуемой информации от погодных условий, времени года и суток.

Практика свидетельствует, что возможность получения информации независимо от времени суток и метеоусловий могут обеспечить только радиолокационные средства. При этом, для получения детальной информации о состоянии земной поверхности необходимо использование радиолокационных систем (РЛС) с высоким разрешением. Разрешающая способность современных радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны (РСА) близка к разрешающей способности оптических средств, используемых в системах аэрокосмического мониторинга земной поверхности, что дополнительно подтверждает актуальность использования РЛС для целей мониторинга.

Следует отметить возрастающую роль авиационных средств мониторинга, прежде всего, вертолетных многофункциональных систем в глобальной системе мониторинга Земли. В России, имеющей обширные труднодоступные и слабо освоенные территории, такие вертолетные системы, построенные на базе РЛС высокого разрешения и обладающие всеми отмеченными ранее преимуществами, могут использоваться в районах, где отсутствуют оборудованные площадки, специальные взлетно-посадочные полосы. Наряду с мониторингом, данные системы могут решать и другие народно-хозяйственные задачи.

Создаваемые вертолетные системы мониторинга Земли должны ориентироваться на широкий круг потребителей, работающих в различных областях. При этом заказчик должен иметь возможность получать именно ту конфигурацию аппаратуры, которая наиболее полно отвечает его потребностям. Следовательно, вертолетные системы мониторинга Земли должны создаваться на основе унифицированных блоков и серийно выпускаемой аппаратуры. Они должны иметь открытую архитектуру и легко адаптироваться к конкретному вертолетному носителю, используемому заказчиком. Многофункциональные многоканальные вертолетные комплексы мониторинга позволяют решать широкий круг задач в интересах экологии, землепользования, наблюдения различных природных и техногенных объектов. Кроме того, данные комплексы могут использоваться в поисково-спасательных операциях, для предотвращения и

устранения последствий природных и техногенных катастроф, а также для обеспечения безопасности полета. Относительно малые массогабаритные характеристики таких комплексов наряду с задачами мониторинга позволяют возложить на их носители и транспортные функции. При этом на радиолокационные системы высокого разрешения, входящие в бортовой комплекс мониторинга авиационного носителя, могут быть возложены следующие задачи [1,8]:

• поиск и доразведка месторождений углеводородного сырья;

• проектирование и прокладка трасс магистральных трубопроводов;

• мониторинг ледовой обстановки в районах морской добычи углеводородного сырья;

• определение состояния морской поверхности и обеспечение безопасности судовождения;

• обнаружение нефтяных пятен на суше и морской поверхности в результате аварий при добыче и транспортировке углеводородного сырья;

• контроль экологического состояния территории, прилегающей к трассе магистральных трубопроводов;

• картографирование береговой линии и ее динамики;

• обнаружение и определение координат посторонних объектов, находящихся в зоне, прилегающей к трассе магистральных трубопроводов.

Высокое разрешение в радиолокационных системах мониторинга, как известно [15,17,18], достигается по дальности за счет использования сложных видов зондирующих сигналов, а по азимуту - за счет использования принципов синтезирования апертуры антенны.

Вопросы использования сложных зондирующих сигналов в целях повышения разрешающей способности РЛС достаточно подробно рассмотрены, например, в [14,16,17]. Повышение разрешающей способности РЛС по азимуту за счет принципов синтезирования изложено в [16,25]. В то же время, в данных источниках рассматриваются принципы синтезирования, основанные на учете

поступательного движения фазового центра (ФЦ) антенны (ФЦА). Однако при построении вертолетных РЛ систем мониторинга возможно использование естественного вращения лопастной структуры носителя для решения задач синтезирования апертуры. В [26] показано, что в этом случае возможно получение высокодетального радиолокационного изображения (РЛИ) земной поверхности вне зависимости от углового направления зондирования. При движении вертолетного носителя возможно формирование РЛИ за счет одновременного учета как поступательного, так и вращательного движения ФЦА. В этой связи, целью диссертационной работы является разработка алгоритмов обработки радиолокационных сигналов для бортовой радиолокационной системы, функционирующей в режиме синтезирования апертуры антенны при учете совместного прямолинейного и вращательного перемещения фазового центра реальной антенны (ФЦА).

Для достижения данной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:

♦> синтез оптимальных и квазиоптимальных алгоритмов обработки траекторных сигналов, формируемых в режиме синтезирования апертуры антенны при комбинированном перемещении ФЦА;

❖ оценка эффективности синтезированных алгоритмов обработки траекторного сигнала;

❖ анализ влияния характерных участков комбинированной траектории перемещения на качество формируемого радиолокационного изображения (РЛИ) объекта наблюдения;

❖ разработка математической модели системы обработки радиолокационных сигналов бортовой РЛС при формировании синтезированной апертуры (СА) за счет комбинированного перемещения ФЦА.

Основные положения

Основными результатами научных исследований, выносимыми на защиту, являются следующие:

❖ движение фазового центра антенны по сложной траектории, включающей одновременно прямолинейное и вращательное его перемещение, приводит к сложному закону частотной модуляции траекторного сигнала, формируемого в процессе прямого синтеза апертуры антенны, которая содержит линейную и нелинейную составляющие изменения мгновенного значения его частоты;

❖ траекторный сигнал с комбинированной частотной модуляцией позволяет получить более высокое разрешение по азимуту при фиксированном времени синтезирования по сравнению с траекторным сигналом, у которого частота меняется по линейному закону вследствие прямолинейного перемещения фазового центра реальной антенны;

❖ вклад вращательной компоненты в приращение синтезированной апертуры при комбинированной траектории перемещения фазового центра антенны наиболее существенен при небольших временах когерентного накопления траекторного сигнала, измеряемых в периодах вращения лопастной структуры;

❖ Фрагменты траектории, вносящие вклад в приращение синтезируемой апертуры, образуют эффективную синтезированную апертуру, определяющую основные показатели разрешающей способности РЛС с СА по азимутальной координате;

❖ прямой синтез апертуры при комбинированной траектории перемещения фазового центра антенны позволяет получить радиолокационное изображение объекта наблюдения требуемой детальности в любом угловом направлении зондирования, за время, меньшее, чем требуется при формировании искусственной апертуры за счет только прямолинейного перемещения фазового центра реальной антенны.

Методы решения

При решении поставленных задач использовались методы и алгоритмы пространственно-временной теории оптимальной обработки радиолокационных сигналов, теория синтезированных апертур, общие методы теории статистической радиотехники, математической статистики и математическое моделирование в программных средах РТС MathCAD и Math Works MatLAB.

Структура работы

Структурно представленная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка из _41_ наименования и одного приложения на _7_ листах. Диссертация изложена на _184_ листах, содержит_74_ рисунка и _11_таблиц.

Во введении представлены обоснование и актуальность выбранной темы, цель и задачи проведенных исследований, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе проведен анализ бортовых систем мониторинга земной поверхности и природной среды, размещаемых на современных авианосителях. Приведено описание актуальных на сегодняшний день задач систем мониторинга, а также обоснование необходимости использования бортовых радиолокационных комплексов в ходе решения задач обзора и аэромониторинга земной поверхности. Сделан акцент на режим синтезирования апертуры антенны как на основной метод повышения информативности радиолокационных систем мониторинга земной поверхности. Итогом раздела является формулирование научной задачи и определение основных направлений исследования.

Во втором разделе проводится анализ траекторного сигнала при синтезировании апертуры антенны с учетом совместного прямолинейного и вращательного перемещения фазового центра реальной антенны и осуществляется синтез алгоритмов его обработки. Показано влияние параметров перемещения на характеристики частотной модуляции формируемого

траекторного сигнала и качественные показатели режима прямого синтеза при формировании радиолокационного изображения.

В третьем разделе проводится анализ зависимости выходного отклика системы обработки при синтезировании апертуры антенны от составляющих комбинированной частотной модуляции траекторного сигнала, обусловленных прямолинейным и вращательным перемещением ФЦА, анализируется влияние на процесс синтеза апертуры различных вариантов перемещения носителя; рассматривается вклад различных участков комбинированной траектории перемещения ФЦА в формирование эквивалентной апертуры и выполняется разработка алгоритма квази-оптимальной обработки траекторного сигнала с учетом формирования эффективной части эквивалентной апертуры антенны.

В четвертом разделе приведена математическая модель системы обработки траекторного сигнала PJIC с синтезировнием апертуры при комбинированной траектории перемещения ФЦА, представлены результаты оценки эффективности разработанных алгоритмов обработки траекторного сигнала; рассмотрены вопросы построения бортовых PJ1C для вертолетных носителей, работающих в режиме синтезирования при учете совместных вращательного и поступательного перемещений ФЦА, и требования к тактико-техническим характеристикам данных PJIC.

В заключении приведены основные выводы по результатам, полученным в ходе проведенных научных исследований. В конце рукописи представлен список литературы, использованной при подготовке материалов настоящей работы. В приложении к работе представлен код математической модели РСА в программной среде Math Works MATLAB R2012a.

Раздел №1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРТОЛЕТНЫХ РЛС, НЕОБХОДИМЫХ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ МОНИТОРИНГА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

1.1 Анализ систем мониторинга земной поверхности и природной среды и решаемых ими задач

Широко используемый в настоящее время термин «мониторинг» означает наблюдение, оценку и прогноз состояния окружающей среды для нужд хозяйственной деятельности человека [1,9]. К нынешнему времени сформировались три основных направления мониторинга: глобальный биосферный, региональный геосистемный и локальный биоэкологический.

Глобальная система мониторинга Земли охватывает исследование характеристик объектов, расположенных в атмосфере, на земной поверхности и в подповерхностном слое, а также управление данными объектами. Данная система объединяет три сегмента мониторинга: космический, авиационный и наземный, а также три уровня баз данных - глобальный, региональный и соответствующий отдельным объектам наиболее важного значения. Ведение мониторинга осуществляется с использованием разнородных технических средств: оптических, инфракрасных, радиолокационных и т.п., располагаемых на различных носителях.

Требования к основным техническим характеристикам систем мониторинга являются следствием целого ряда факторов [1,3], интресующих поребителей информации, основными из которых можно считать следующие:

— задачи, потенциально решаемые с помощью используемой информации;

— достоверность прогноза возникновения тех или иных событий на основании получаемой информации;

— точность оценки тех или иных характеристик объектов мониторинга;

— оперативность предоставления и доступность информации;

— стоимость получаемой информации, влияющая на эффективность системы управления.

Интерфейс систем мониторинга должен обеспечить получение потребителем интересующей его информации оперативно и в удобной для использования форме. Это обуславливает включение в состав системы мониторинга средств тематической обработки получаемой информации и наглядного отображения результатов тематической обработки данных. Потребитель должен иметь возможность получать прогноз сценариев развития геологических ситуаций с оценкой вероятности различных сценариев, а также корректировать исходные данные, модели и алгоритмы, используемые при обработке получаемой информации.

Форматы, в которых выдается информация, должны позволять импортировать данные в стандартные широко распространенные системы, с помощью которых обеспечиваются последующие хранение, использование и обработка информации. Высокая экономическая эффективность систем мониторинга достигается путем создания региональных и глобальной баз данных дистанционного зондирования земли, обеспечивающих доступ к ним широкого круга пользователей.

Необходимо отметить тесную связь эксплуатационных характеристик средств мониторинга с их экономическими пользовательскими характеристиками. При этом эффективность средств мониторинга определяется не только непосредственно их стоимостью, но и, например, их массогабаритными характеристиками, характеристиками надежности и возможностью эксплуатации в различных средах. Возможный оптимизированный носитель системы мониторинга, способен удешевить всю систему, увеличить время ее эксплуатации и привести к росту получаемой суммарной прибыли.

Как правило, удовлетворение отмеченных выше технических требований к системам мониторинга при практической реализации является следствием

разумного компромисса, при котором в конечном итоге определяющим является «эффективность-стоимость». Поскольку мониторинг должен осуществляться в любое время суток и года, то здесь наиболее эффективными системами мониторинга являются радиолокационные. На работоспособность радиолокационных систем мониторинга ухудшение оптической видимости вследствие атмосферных явлений или времени суток не оказывает влияния.

Обеспечение привлекательных для потребителей свойств радиолокационных систем аэрокосмического мониторинга, в свою очередь, выдвигает требования к характеристикам входящих в их состав изделий, используемым режимам съемки, алгоритмам обработки информации и т.д. В частности, требования к характеристикам георадаров, используемых для решения задач в некоторых областях хозяйства и научных исследований, и их режимам работы приводятся в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Требования к основным характеристикам аэрокосмических георадаров.

Отрасль мониторинга Ошибка по горизонтали, м, не более Ошибка по вертикали, м, не более Полоса частот, МГц, не менее Периодичность съемки

Экология 0,5 0,1 750 от 1 часа до 1 года

Поисковая геология 0,5 0,5 150 5 лет

Инженерная геология 1 0,5 150 от 2 недель до 3 месяцев

Гидрология 2 0,5 150 от 2 недель до 1 года

Лесное хозяйство 1...2 1...2 37,5... 75 от 1 месяца до 1 года

Гляциология 1...30 1...10 7,5...75 от 1 года до 5 лет

Транспорт, строительство 0,5 0,5 150 от 1 месяца до 1 года

Археология 0,5 0,5 150 -

Одновременно с требованиями по геометрической точности зондирования объектов для эффективной обработки данных необходимо обеспечить соответствующую точность определения текущих координат самого датчика и получаемой с его помощью информации. Наиболее эффективным средством такой привязки на сегодняшний день являются системы GPS и ГЛОНАСС, при этом требования по точности координатной привязки должны быть согласованы с требованиями по скорости обновления информации [1].

Для достижения высокой точности привязки бортовой приемник GPS должен работать одновременно с несколькими спутниками. Требуемая высокая точность тяжело достижима в определенных ситуациях ввиду влияния рельефа местности, элементов ландшафта, а также при совершении маневров по крену и тангажу и других произвольных изменениях траектории перемещения носителя, обуславливающих затенение области приема сигнала со спутника. Для исключения подобного рода проблем необходимо совместное использование данных глобальных навигационных систем (ГНС) и инерциальных систем навигации (ИНС).

На сегодняшний день можно выделить несколько основных направлений человеческой жизнедеятельности, получивших наибольшее развитие в качестве различных областей радиолокационного мониторинга [1,3,8,10]:

— дистанционный мониторинг поверхности Земли и Океана;

— мониторинг в нефтегазовом комплексе;

— геолого-поисковые исследования;

— решение экологических задач;

— дистанционный мониторинг в лесном и сельском хозяйстве;

— предотвращение и устранение последствий чрезвычайных ситуаций;

— управление инфраструктурой крупных мегаполисов;

— мониторинг космоса;

— мониторинг атмосферы Земли;

— подповерхностный радиолокационный мониторинг;

— мониторинг техносферы Земли;

— мониторинг биосферы Земли;

— мониторинг безопасности.

В каждой из упомянутых областей мониторинга можно выделить ряд отдельных важных и интересных задач, более детально о которых идет речь в [8].

Использование радиолокационных средств при решеении задач мониторинга в перечисленных выше направлениях, кроме того, обеспечивает круглосуточный и независящий от погодных условий мониториг в чрезвычайных ситуациях.

1.2 Анализ современных бортовых информационных датчиков

отечественных и иностранных авиационных носителей, используемых для решения задач мониторинга

Авиационные системы дистанционного зондирования Земли.

Аэрокосмический мониторинг Земли, как один из трех главных сегментов глобальной системы мониторинга, является эффективным средством решения широкого круга задач в различных областях промышленной деятельности, природопользования, обеспечения безопасных и комфортных условий жизни человека. В течение последних 30-40 лет созданы, использовались и продолжают использоваться ряд систем мониторинга Земли авиационного и космического базирования. В их числе находятся разнообразные многофункциональные, многоспектральные и много поляризационные РЛС, используемые для решения таких задач как зондирование ледниковых образований, оценка удельных запасов древесины в лесах, обнаружение разливов нефтепродуктов, оценка характеристик почвы и многих других.

Авиационные системы мониторинга [1] не только дополняют космический сегмент мониторинга, но и в ряде случаев оказываются предпочтительнее систем

космического базирования. Они обеспечивают охват больших территорий, оперативны, их использование значительно дешевле, чем космических систем.

К началу космических полетов в авиационном мониторинге была проведена серьезная работа с аэрофотоснимками, наиболее мелкомасштабные из которых по информативности близки к получаемым сегодня космическим снимкам с пространственным разрешением 5...10 м. В 1935 г. в Академии наук СССР была создана лаборатория аэрометодов, которая координировала разработки в этой области. Были выполнены фундаментальные исследования в областях фотограмметрии (определение формы и размеров объектов по их фотографиям), аэрофотосъемки, дешифрирования снимков и использования их для решения задач народного хозяйства. Эти работы послужили основой аэрокосмического мониторинга Земли в нашей стране.

В 1973 г. в ИКИ АН СССР был создан специально оборудованный самолет-лаборатория Ан-30 для мониторинга природной среды и моделирования космических экспериментов.

В 1970-80 гг. самолеты лаборатории создавали многие организации (Госцентр «Природа» ГУГК, ГосНИИЦИПР Росгидромета). В НИЦ и ИРЭ АН УССР был установлен многоцелевой радиолокационный комплекс (МРЛК) [1,9], в состав которого входили радиолокаторы бокового обзора (РЛС БО) Х- и Ка-диапазонов длин волн, радиолокатор с синтезированной апертурой с активной фазированной антенной решеткой (РСА с АФАР) Ь-диапазона, РСА с ФАР УНЕ7 -диапазона с системой бортовой обработки данных. Параметры МРЛК приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Параметры МРЛК

Тип системы Длина волны, см Поляризация Полоса обзора, км Разрешение, м Обработка информации Антенная система

РБО-3 3 ВВ 2*45(60) 20...50 на борту волноводно-щелевая

РСА-23 23 ВВ, ГГ ВГ, ГВ 30 (120) 25...50 2,5...25 на борту на земле АФАР

РБО-О.8 0.8 ВВ, ГГ 15 25...50 на борту поверхностной волны

РСА-180 180 ВВ,ГГ ВГ,ГВ 45 50...100 25 на борту на земле ФАР

РМ-0,8 0,8 Г 12 300 на борту поверхностной волны

Комплекс МРЛК успешно функционировал в течение нескольких лет. С его помощью решались задачи экологического мониторинга поверхности моря, обнаружения областей загрязнения нефтепродуктами, изучения морских и пресноводных льдов, ледников, растительного покрова и почв, а также подповерхностного зондирования как на крайнем севере, так и на юге СССР.

Самолет-лаборатория Ил-18 ИРЭ РАН успешно использовался до 1998 г. На его борту был установлен комплект микроволновых радиометров диапазонов, многоканальный сканирующий радиометр «Дельта». Самолет-лаборатория активно применялся для съемок на трассах газопроводов [2] с целью контроля их состояния и мониторинга природной среды районов газодобычи, а также для решения экологических задач в других районах.

Датчики подповерхностного радиолокационного зондирования (ППРЗ), устанавливаемые на воздушных носителях, появились в начале 60-х годов XX в. Первые их образцы предназначались для измерения толщины морских льдов. В 70-х годах начали проводиться работы по ППРЗ с авиационных носителей [2,3]. Первые регулярные летные испытания бортовых вертолетных георадаров были проведены в Канаде в 90-х годах. Их целью было изучение возможности оперативной оценки толщины льда и снежного покрова на его поверхности для обеспечения безопасной посадки самолетов на ледовую поверхность моря или большого озера [4-6,11]. Результаты этих испытаний подтвердили возможность измерения толщины льда и снега с ошибкой до 5 см при отношении сигнал/шум порядка 30.. .40 дБ.

В СССР данные разработки начали проводиться с конца 1960-х годов. В Рижском институте инженеров гражданской авиации были созданы экспериментальные образцы широкополосных импульсных радаров, в Институте радиофизики и электроники АН УССР им. А.И. Калмыкова (г. Харьков) и НПО «Вега» были разработаны и успешно прошли летные испытания PC А дециметрового и метрового диапазонов. Последние позволяли уверенно обнаруживать трубопроводы в сухой почве в районе северного Казахстана на глубине до 6 м.

Рижский институт инженеров гражданской авиации и Уральское проектно-конструкторское бюро «Деталь» разработали изделие «Аквамарин», предназначенное для измерения толщины льда, летные испытания которого на самолете АН-2 прошли в 1984 г. Технические характеристики изделия приведены в[1].

Многочастотный авиационный радиолокационный комплекс дистанционного зондирования. В НПО «Вега» (Московский научно-исследовательский институт приборостроения) был разработан, изготовлен и испытан макет четырехчастотного многополяризационного авиационного радиолокатора бокового землеобзора с синтезированной апертурой антенны и цифровой обработкой сигнала (ИМАРК) [7] (рис. 1.1, 1.5). Он предназначен для получения информации в интересах различных отраслей народного хозяйства, в том числе геологии, океанологии, сельского и лесного хозяйства, экологии и картографирования. Основные характеристики комплекса ИМАРК приводятся в табл. 1.3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Майстренко, Евгений Владимирович, 2013 год

Список используемой литературы

1. Аэрокосмический радиолокационный мониторинг Земли под ред. А.И. Канащенкова, М., изд. Радиотехника 2004 г.

2. Российско-американское сотрудничество по использованию материалов аэрокосмических съемок для мониторинга чрезвычайных ситуаций в районах добычи и трнспортировки нефти и газа (Тюмень-Аляска). - Труды международной конференции инженеров нефтяников и газовиков ( Анкоридж, Аляска, 25-31 мая 1998 г.).

3. Дедиков Е.В., Хренов Н.Н. Опыт и перспективы применения летающих лабораторий для диагностики газопроводов Западной Сибири. - Наука и техника в агзовой промышленности, 2001, № 2-3.

4. Lalumiere L.A. Snow and Ice Thickness Radar System. Proceedings GPR GPR'98, Lawrence, Kansas, pp. 761-764.

5. Lalumiere L.A. Helicopter Hard-mounted GPR Snow and Ice Thickness Measurement Systems, Internal report under DSS contract F5955-9-0319, 1999, ii+53

P-

6. Lalumiere L.A. Helicopter Hard-mounted Tests of Commercially Available GPR System for Snow and Ice Thickness Measurement, Internal report under DSS contract F5955-9-0375,2000, ii+31 p.

7. Авиационные системы контроля земной поверхности http://www.vega.su/production/detail.php?ID=16 (актуальность электронного ресурса - 04.2013).

8. Ерошенков М.Г. Радиолокационный мониторинг. М., изд. Макс Пресс 2004 г.

9. Лаверов Н.П., Канащенков А.И. Современное состояние и перспективы развития средств аэрокосмического радиолокационного мониторинга Земли // Концепции 2003. №1.

10. Кудрин И.В. Экологический мониторинг месторождений углеводородного сырья: новейшие методы и технологии исследований и управленческих решений // Концепции. 2003. №1.

11. Тиванова К. «Ледниковый период» российских гляциологов // В мире науки. 200*4. №4.

12. С. Л. Внотченко, М. Ю. Достовалов, А. В. Дьяков, И. В. Дьяков, Р. В. Ермаков, и др. Авиационные мобильные малогабаритные радиолокаторы с синтезированной апертурой семейства «компакт» (принципы реализации и опыт применения) ФГУП "научно-исследовательский институт точных приборов" г. Москва 2009

13. П. И. Дудник, А. Р. Ильчук, Б. Г. Татарский; Многофункциональные радиолокационные системы: учебное пособие для вузов, под ред. Б. Г. Татарского. -М.: Дрофа, 2007.

14. Дудник П.И., Чересов Ю.И.; Авиационные радиолокационные устройства. -М.: «ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского», 1986 год.

15. Бакулев П. А.. Радиолокационные системы. Учебник для вузов — М.: Радиотехника, 2004.

16. Кондратенков Г. С., Фролов А. Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли. Учебное пособие для вузов / Под ред. Г. С. Кондратенкова - М.: Радиотехника, 2005.

17. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2, перераб. и доп. / Под ред. Я. Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007.

18. Теоретические основы радиолокации. Учеб.. пособие для вузов/ A.A. Коростелов, Н.Ф. Клюев, Ю.А. Мельник и др.; Под ред. В.Е. Дулевича. - М.: Сов. Радио, 1978 год.

19. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М: Радио и связь, 1982.

20. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: Учеб.. пособие для вузов. -М.: Радио и сязь, 1991 год.

21. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов.- М.: Радио и связь, 1983

год.

22. Сосулин Ю. Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1992 год.

23. Сосулин Ю. Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов. -М.: Сов. Радио, 1978 год.

24. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. — М.: Радио и связь, 1989 год.

25. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / В. Н. Антипов, В. Т. Горяинов, А. Н. Кулин, и др.; Под ред. В. Т. Горяинова. -М.: Радио и связь, 1988 год.

26. Татарский Б.Г., Ясенцев Д.А. Анализ особенностей формирования и обработки траекторного сигнала в РЛС с синтезированием апертуры при вращении ее фазового центра. - Информационно-измерительные и управляющие системы, 2008, № 9, т. 6, с. 3-8.

27. Татарский Б.Г., Ясенцев Д.А. Особенности синтезирования апертуры при вращении фазового центра антенны в режиме обзора «под собой». — Информационно-измерительные и управляющие системы, 2009, № 1, т. 7, с. 2025.

28. Татарский Б.Г., Жуков М.Н., Ясенцев Д.А. Разрешающая способность РЛС с синтезированием апертуры при различных способах перемещения фазового центра антенны. - Информационно-измерительные и управляющие системы, 2009, № 8, т. 7, с. 22-28.

29. Татарский Б.Г., Майстренко Е.В. Синтезирование апертуры антенны при учете поступательного и вращательного движения фазового центра антенны //Антенны, 2010, № 9 (160), с. 15-23.

30. Ширман Я.Д., Лосев Ю.И., Миневрин H.H. и др., Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник. Под редакцией Я.Д. Ширмана -Москва, изд-во «ЗАО «МАКВИС», 1998 год.

31. Ширман Я. Д., Манжос В.Н., Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981 год.

32. Голубков А.П., Далматов А.Д., Лукошкин А.П. и др. Проектирование радиолокационных приемных устройств.: Учеб. Пособие для радиотехн. спец. вузов.

33. Финкелынтейн М.И., Основы радиолокации. Учебник для вузов. Под редакцией Г.С. Кондратенкова - Москва, изд-во «Радио и связь», 1983 год.

34. Гришин Ю.И., Ипатов В.П., Казаринов Ю.М., и др., Радиотехнические системы. Учебное пособие для вузов по специальности «Радиотехника». Под ред. Ю.М. Казаринова - Москва, изд-во «Радиотехника», 2007 год.

35. Дудник П. И., Герасимов A.A., Ильчук А.Р., Кондратенков Г.С., Татарский Б.Г., Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС. Под ред. П.И. Дудника - Москва, изд-во «ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского», 2006 год.

36. Татарский Б.Г., Ясенцев Д.А. Исследование особенностей функции неопределенности сигнала с нелинейной частотной модуляцией. — Информационно-измерительные и управляющие системы, 2007, №11.

37. Денисенко А.Н., Сигналы. Теоретическая радиотехника: справочное пособие - Москва, изд-во «Горячая линия - Телеком», 2005 год.

38. Сарычев В.А. Сложные сигналы произвольной поляризационной и временной структуры и их применение в электросвязи. - Электросвязь, 2003, №7.

39. Козлов А.Н., Логвин А.И., Сарычев В.А. Поляризация радиоволн. В трех книгах. Книга 3. Радиополяриметрия сложных по структуре сигналов.Под ред. Козлова.-М. : Радиотехника, 2008 год.

40. Татарский Б.Г., Майстренко Е.В. Функция неопределенности сигнала с комбинированной частотной модуляцией — Информационно-измерительные и управляющие системы, 2012, №10, стр. 12.

41. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Издание 3-е, дополненное. М, Изд. Дом «Дрофа», 2007г.

42. Васильев Д.В., Витоль М.Р. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособие для вузов. Под редакцией М.А. Соколова.-М.: Высш. Шк.,1984 год.

43. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник. - М.: Высш. Школа, 1983 год.

44. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение в передней зоне обзора бортовой радиолокационной станции с синтезированной апертурой антенны - Радиотехника, 2004, №1.