Дистанционное зондирование Земли с помощью радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны
А.Н. Леухин, В.И. Безродный, А.А. Воронин
Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола, 424000, Россия
Аннотация
Радиолокатор с синтезированной апертурой антенны обычно представляет собой сложный программный и аппаратный комплекс, который позволяет получать изображения в радиодиапазоне, сопоставимые по разрешению с оптическими системами. Преимущество радиоволн заключается в том, что фотографии получаются высокого качества, несмотря на облачность и темное время суток. Разработка алгоритмов для такого рода систем – довольно сложный процесс, для уменьшения его стоимости используется математическое моделирование. В настоящей статье дан обзор ранее разработанных систем. Рассмотрены методы для расчета рассеянного электромагнитного поля, наиболее подходящие для моделирования радиолокатора с синтезированной апертурой. Комбинация аппроксимирующих методов позволяет нам моделировать большие сцены. При расчетах учитываются различные эффекты, возникающие при распространении радиоволн. Описаны алгоритмы синтеза радиолокационных изображений, среди которых алгоритм миграции дальностей и алгоритм частотно-временной обработки. Показано, что для построения радио изображения в X-диапазоне предпочтительным является метод частотно-временной обработки. В P-диапазоне показана неэффективность алгоритма частотно-временной обработки и необходимость устранения эффекта миграции дальности.
Ключевые слова: радиолокатор с синтезированной апертурой, отражательная модель, радиолокационные изображения, математическое моделирование
Благодарности. Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 15-07-99514, гранта Министерства образования и науки РФ (проекты № 2.2226.2017/ПЧ и № 2.9140.2017/БЧ).
Литература
1. Hwang J.-T., Hong S.-Y., Song J.-H., Kwon H.-W. Radar cross section analysis using physical optics and its applications to marine targets // J. Appl. Math. Phys. – 2015. – V. 3, No 2. – P. 166–171. – doi: 10.4236/jamp.2015.32026.
2. Rajyalakshmi P., Raju G.S.N. Characteristics of radar cross section with different objects // Int. J. Electron. Commun. Eng. – 2011. – V. 4, No 2. – P. 205–216.
3. Sasi Bhushana Rao G., Nambari Swathi, Kota Srikanth, Ranga Rao K.S. Monostatic radar cross section estimation of missile shaped object using physical optics method // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. – 2017. – V. 225. – Art. 012278, P. 1–7. – doi: 10.1088/1757-899X/225/1/012278.
4. Gibson W.C. The Method of Moments in Electromagnetics. – Chapman and Hall/CRC, 2007. – 288 p.
5. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. – М.: Мир, 1984. – 428 с.
6. Борзов А.Б., Соколов А.В., Сучков В.Б. Методы цифрового моделирования радиолокационных характеристик сложных объектов на фоне природных и антропогенных образований // Журн. радиоэлектроники. Электрон. журн. – 2000. – № 3. – URL: jre.cplire.ru/jre/mar00/index.html/.
7. Борзов А.Б., Соколов А.В., Сучков В.Б. Цифровое моделирование входных сигналов систем ближней радиолокации от сложных радиолокационных сцен // Журн. радиоэлектроники. Электрон. журн.– 2004. – № 4. – URL: jre.cplire.ru/jre/apr04/index.html/.
8. Сучков В.Б. Объектно-ориентированный метод определения комплексных коэффициентов отражения элементов полигональной модели объекта локации // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. – 2013. – № 1–2. – С. 159–165.
9. Неронский Л.Б., Михайлов В.Ф., Брагин И.В. Микроволновая аппаратура дистанционного зондирования поверхности Земли и атмосферы : Радиолокаторы с синтезированной апертурой антенны. – СПб.: С.-Петерб. гос. ун-т аэрокосмич. приборостроения, 1999. – 220 с.
10. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. – М.: Сов. радио, 1962. – 480 с.
11. Рекомендация МСЭ-R P.835-5 Эталонные стандартные атмосферы.
12. Баскаков А.И., Жутяева Т.С., Лукашенко Ю.И. Локационные методы исследования объектов и сред. – М.: Академия, 2011. – 380 с.
13. Зубкович С.Г. Статистические характеристики радиосигналов, отраженных от земной поверхности. – М.: Сов. радио, 1968. – 223 с.
14. Роженцов А.А. Оценка параметров и распознавание изображений трехмерных объектов с неупорядоченными отсчетами // Автометрия. – 2010. – Т. 46. № 1. – С. 57–69.
15. Широ Е.Г. Методы и аппаратура цифрового синтеза высококачественных радиолокационных изображений: Дис. ... канд. техн. наук. – M., 2001. – 165 с.
16. Школьный Л.А., Толстов Е.Ф., Детков А.Н., Тонких О.А., Цветков О.А., Архангельский А.С. Радиолокационные системы воздушной разведки, дешифрования радиолокационных изображений. – М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008. – 531 с.
Поступила в редакцию
09.11.17
Леухин Анатолий Николаевич, доктор физико-математических наук, проректор по научной работе и инновационной деятельности
Марийский государственный университет
пл. Ленина, д. 1, г. Йошкар-Ола, 424000, Россия
Безродный Владимир Иванович, аспирант кафедры прикладной математики и информатики
Марийский государственный университет
пл. Ленина, д. 1, г. Йошкар-Ола, 424000, Россия
Воронин Андрей Андреевич, аспирант кафедры прикладной математики и информатики
Марийский государственный университет
пл. Ленина, д. 1, г. Йошкар-Ола, 424000, Россия
E-mail: v.andrei@protonmail.com
Для цитирования: Леухин А.Н., Безродный В.И., Воронин А.А. Дистанционное зондирование Земли сипомощью радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2018. – Т. 160, кн. 1. – С. 25–41.
For citation: Leukhin A.N., Bezrodnyi V.I., Voronin A.A. Remote sensing of the Earth by synthetic aperture radar. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2018, vol. 160, no. 1, pp. 25–41. (In Russian)
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
