Registration Number
0824U001827, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
20-06-2024
popup.evolution
o
Title
Aperture synthesis of images using wideband signals
Author
Eduard Tserne,
popup.head Valeriy Volosyuk
popup.opponent Volodymyr Vasylyshyn
popup.opponent Sergey Zhuk
popup.review Vyacheslav Shulgin
popup.review Iryna K. Vasylieva
popup.rada
National Aerospace University "Kharkiv Aviation Institute"
Description
Дисертаційне дослідження спрямоване на розроблення та дослідженню методів обробки сигналів у системах активного апертурного синтезу радіозображень з широкосмуговими та надширокосмуговими стохастичними зондуючими сигналами. Вказані системи пропонуєтьтся використовувати у якості допонення до класичних бортових радарів з синтезуванням апертури антени для формування суцільного радіозображення у широкому діапазоні кутів без мертвої зони в області надиру аерокосмічного носія і кутах, близьких до нього. Таким чином, мета дослідження – збільшити зону огляду класичних радарів з синтезуванням апертури антени за рахунок їх доповнення системами активного апертурного синтезу з новими методами оброблення стохастичних широкосмугових та надширокосмугових зондуючих сигналів.
Об’єктом дослідження є апертурний синтез зображень на основі використання та обробки стохастичних сигналів.
Предметом дослідження є методи, алгоритми, структурні схеми, програмно-алгоритмічні та схемотехнічні рішення обробки радіосигналів у системах активного апертурного синтезу з широкосмуговими та надширокосмуговими стохастичними зондуючими сигналами.
Необхідність проведення дослідження обумовлена тим, що сучасні радарні системи з синтезуванням апертури антени, які є найпоширенішими при вирішенні задач дистанційного зондування Землі у радіодіапазоні, не можуть забезпечити високу роздільну здатність формованих радіозображень у кутових напрямках ±15° від надиру аерокосмічного носія. Це призводить до зниження загальної ефективності зондування заданої області, оскільки вимагає додаткових прольотів аерокосмічного носія для формування повного радіозображення. Можливим варіантом вирішення проблеми є доповнення існуючих радарів з синтезуванням апертури антени додатковими системами, здатними формувати радіозображення у кутових напрямках ±15° , що дозволить отримувати радіозображення зондованої поверхні без розривів, пов’язаних з особливостями радарів з синтезуванням апертури антени. У якості додаткового радару можна використати системи апертурного синтезу, які є поширеними у радіоастрономії. Проте у нас час такі системи є вузькосмуговими, тому формування ними радіозображень з високою роздільною здатністю вимагає залучення антенних решіток з великими базами між елементами, що не дозволяє зробити систему бортовою. Даний недолік пропонується вирішити переходом до обробки широкосмугових сигналів, що дозволить зменшити розмір антенної решітки при незмінній роздільній здатності формованих радіозображень. Водночас методи та алгоритми оброблення широкосмугових сигналів у системах апертурного наразі є мало дослідженими. Тому для досягнення мети дисертаційного дослідження було вирішено низку завдань.
Перш за все, у роботі розроблено математичні моделі відбитих від зондованої поверхні широкосмугових полів і пов’язаних з ними когерентних і некогерентних зображень. Отримані моделі ґрунтуються на використанні -перетворень, а їх особливістю є відсутність необхідності виконання умови квазімонохроматичного наближення, яка створювала математичні складнощі під час розв’язання задач активного апертурного синтезу зображень при використанні широко- та надширокосмугових стохастичних зондуючих сигналів. Водночас запропоновано евристичні алгоритми формування радіозображень у системах активного апертурного синтезу.
Окрім евристичних, за критерієм максимуму функціоналу правдоподібності синтезовано оптимальний алгоритм формування радіозображень у системах активного апретурного синтезу, особливістю математичного представлення якого є операція декореляції спостережень. Дана операція дозволяє розширити робочий діапазон частот та підвищити якість формованих системою радіозображень. Також на основі синтезованої математичної моделі оптимального алгоритму запропонована структурна схема радіосистеми активного апертурного синтезу радіозображень та визначено особливості її реалізації.
Перевірка отриманих алгоритмів формування радіозображень виконана шляхом імітаційного моделювання. У результаті продемонстровано їх загальну працездатність, а також ефективність операції декореляції спостережень задля підвищення якості отриманих зображень. Водночас показано, що операція декореляції є ефективною лише у випадку, коли функція невизначеності радіосистеми оцінена з малою похибкою, а збільшення цієї похибки призводить до значного спотворення формованих радіозображень та загальної недоцільності використання декорелюючого фільтру.
Враховуючи експериментальні результати, виконано розрахунок потенційної лінійної роздільної здатності радіозображень, формованих пропонованою системою активного апертурного синтезу за різних умов. Показано доцільність її використання у якості доповнення існуючих РСА для формування неперервних радіозображень у широкому діапазоні кутів.
Registration Date
2024-05-07
popup.nrat_date
2024-06-27 / 2026-07-01
