Методика оценивания разрешающей способности космического радиолокатора с синтезированной апертурой антенны с учетом компенсации атмосферных искажений

DOI: 10.34759/trd-2022-126-15

Авторы

Хазов А. С., Ортиков М. Ю.^*, Гусев С. Н.^**

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия

*e-mail: vka@mil.ru
**e-mail: vka@mail.ru

Аннотация

Пространственные и временные изменения параметров среды распространения электромагнитных волн оказывают существенное влияние на качественные характеристики радиолокационных изображений, получаемых с помощью космических радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны: приводят к ухудшению разрешающей способности и контраста радиолокационного изображения, а в ряде случаев к его полному разрушению.

В статье представлены результаты моделирования влияния атмосферных искажений на значение разрешающей способности в P- и X-диапазонах частот в процессе цифровой обработки радиолокационной информации, и рассмотрены значения флуктуаций атмосферных искажений, при которых синтез радиолокационного изображения затруднителен. Предложена методика оценивания разрешающей способности космического радиолокатора с синтезированной апертурой антенны, позволяющая определить поправку к наклонной дальности с учетом совместного влияния искажений тропосферы и ионосферы на этапе формирования опорной функции по азимуту. Учет рефракции электромагнитных волн и коррекция наклонной дальности реализованы с использованием показателя преломления среды и метода приближения геометрической оптики.

Рассмотренная в работе методика позволяет компенсировать влияние атмосферных искажений и повысить качество получаемого радиолокационного изображения.

Ключевые слова:

дистанционное зондирование Земли, радиолокатор с синтезированной апертурой антенны, атмосферные искажения, радиолокационное изображение

Библиографический список

1. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли. — М.: Радиотехника, 2005. — 368 с.
2. Верба В.С., Неронский Л.Б, Осипов B.Г., Турук В.Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. — М.: Радиотехника, 2010. — 675 с.
3. Груздов В.В., Колковский Ю.В., Криштопов А.В., Кудря А.И. Новые технологии дистанционного зондирования Земли из космоса. — М.: Техносфера, 2019. — 482 с.
4. Фомин А.Н., Тяпкин В.Н., Дмитриев Д.Д. Теоретические и физические основы радиолокации и специального мониторинга. — Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2016. — 292 с.
5. Иванов В.Ф., Мысливцев Т.О., Ткачев Е.А., Троицкий Б.В. Ионосферное обеспечение средств локации, навигации и связи. — СПб.: Военно-космическая академия имени А.Ф.Можайского, 2011. — 235 с.
6. Хазов А.С., Ортиков М.Ю. Методический подход к компенсации атмосферных искажений при формировании изображений, получаемых с использованием радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны космического базирования // Инфокоммуникационные технологии. 2020. Т. 18. № 4. С. 465-473.
7. Коростылев В.И. Алексеев М.Ю. Влияние неоднородности тропосферы на пространственно-временную обработку сигналов // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. 2010. № 2. С. 252-260.
8. Горячкин О.В. Компенсация искажений радиоимпульса в трансионосферных РСА УКВ диапазона // Электромагнитные волны и электронные системы. 2004. Т. 9. № 6. С. 38-45.
9. Горячкин О.В., Женгуров Б.Г., Маслов И.В. Моностатический радиолокационный комплекс Р-диапазона для перспективного малого космического аппарата // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. Т. 15. № 1. С. 38-45.
10. Thompson M.C., Janes H.B., Kirkpatric A.W. An analysis of time variation in tropospheric refractive index and apparentradio path length // Journal of Geophysical Research, 1960, vol. 65, no. 1, pp. 193-201.
11. Троицкий Б.В. Отклик сигнала радиозондирования на ионосферные неоднородности. — Алма-Ата: Наука, 1983. — 163 с.
12. Киселёв О.Н. Мезомасштабные неоднородности коэффициента преломления в тропосфере и их влияние на распространение радиоволн УКВ-диапазона. — Томск: ТУСУР, 2007. — 199 с.
13. Gulyaeva T.L., Huang X, Reinich B.Wetica. The ionosphere-plasmasphere model software for ISO // Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica, 2002, vol. 37, no. 3, pp. 143-152. DOI:1556/AGeod.37.2002.2-3.3
14. Saastamoinen J. Atmospheric correction for the troposphere and stratosphere in radio ranging of satellite // in Proceedings Int. Sympos. on the Use of Artificial Satellite. Washington, DC, 1972, pp. 247-251. URL: https://doi.org/10.1029/GM015p0247
15. Калинкевич А.А., Кутуза Б.Г., Манаков В.Ю., Масюк В.М., Плющев В.А. О компенсации влияния ионосферы Земли на качество синтезированных радиолокационных изображений // Труды Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского. 2020. № С. 39-43.
16. Гаврилов К.Ю., Каменский К.В., Малютина О.А. Моделирование траекторного сигнала в радаре с синтезированием апертуры на основе оптических изображений земной поверхности // Труды МАИ. 2021. № URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=158252. DOI: 10.34759/trd-2021-118-12
17. Занин К.А. Разработка модели оценки пространственного разрешения космического радиолокатора синтезированной апертуры // Труды МАИ. 2017. № URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=85931.
18. Кретов Н.В., Рыжкина Т.Е., Федорова Л.В. Влияние земной атмосферы на пространственное разрешение радиолокаторов с синтезированной апертурой космического базирования // Радиотехника и электроника. 1992. № С. 90-95.
19. Гусев С.Н., Ортиков М.Ю., Хазов А.С. Методика формирования радиолокационных изображений, получаемых с учетом компенсации влияния атмосферных искажений // Труды Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского. Радиолокационное исследование природных сред. 2021. № C. 224-230.
20. Горячкин О.В. Влияние атмосферы Земли на деградацию характеристик изображений космических радиолокационных станций с синтезированной апертурой // Компьютерная оптика. 2002. № 24. С.177-183.
21. КирьяноваК.С., Крюковский А.С. Математические модели возмущений ионосферы природного и техногенного характера // Вестник Российского нового университета. Серия "Математическое моделирование физических, химических и биологических процессов. 2012. № 3. С.27-33.

Скачать статью