Диссертация (Автоматическая сшивка радиолокационных изображений земной поверхности при неизвестных элементах внешнего ориентирования), страница 3

В этой связи большуюпопулярность приобрели РСА космического базирования, так как траекторияполета космического аппарата прогнозируется с высокой точностью, чтопозволяет значительно уменьшить траекторные нестабильности.СовременныеспособныетехнологииполучатьдетальныепозволяютсоздаватьизображениякосмическиеобъектовнаРСА,Землеспространственным разрешением менее 1 метра [1].Для нужд современной радиолокации Международным регламентомрадиосвязи выделяются следующие диапазоны частот [1]:– P-диапазон, 0,432 – 0,460 ГГц, λ ~ 70 см;– L-диапазон, 1,215 – 1,300 ГГц, λ ~ 23 см;– S-диапазон, 3,100 – 3,300 ГГц, λ ~ 10 см;– C-диапазон, 5,250 – 5,570 ГГц, λ ~ 5,6 см;– X-диапазон, 8,025 – 8,650, 9,300 – 9,900 ГГц, λ ~ 3-3,5 см;– Ku-диапазон, 13,400 – 14,000 ГГц, λ ~ 2 см.Высокая эффективность решения разнообразных задач мониторинга спомощью РЛС привела к созданию множества различных РЛС землеобзора какавиационного, так и космического базирований.

Следует отметить, что на14сегодняшний день среди РЛС землеобзора преобладают РСА вследствие большойразрешающейспособностии бурногоразвитиявозможностейцифровойобработки сигнала на ЭВМ.В составе комплекса БКР-1 самолета Су-24МР применяется РСА «Штык»(разработана в 1980-х годах), обеспечивающая съемку местности шириной 24 км скаждой стороны от линии пути с разрешением от 5 до 7,5 метров при «слепой»области размером 8 км непосредственно под самолетом [3]. Первичная обработкаданных радиолокационного мониторинга, полученных с помощью РСА «Штык»,производится после приземления самолета-носителя.Отдельное внимание стоит уделить РСА «Абструкция» (в составе комплексаБКР-3), «Малыш-Э» и «РОНСАР» (используется на самолете Ту-214ОН дляполетов по программе «Открытое небо»), разработанным АО «НИИ «Кулон» [4].Данные РСА обеспечивают получение РЛИ высокого разрешения на бортусамолета-носителя и передачу их на наземные пункты обработки в реальноммасштабе времени через широкополосные средства связи.

Характеристикиданных РСА приведены в таблице 1.1 [5].Таблица 1.1 – Характеристики РСА АО «НИИ «Кулон» при различных режимахработы (обзорный и детальный)Название РСАРОНСАРАбструкцияМалыш-ЭXXXобзорный31-21-1,5детальный–0,3-0,50,3-0,5обзорный25255детальный–12230300300Диапазон частотРазрешающая способность, мПолоса захвата, кмМасса, кг15Среди отечественных авиационных РСА также стоит отметить мобильныйавиационный комплекс РСА «Компакт» [6, 7], разработанный ОАО «НИИ ТП».Параметры комплекса РСА «Компакт» представлены в таблице 1.2 [7, 8].

Данныйкомплекс позволяет проводить синхронную съемку в четырех диапазонах длинволн.Малогабаритность,стандартизованныеконструктивныеразмерыиунифицированное программное обеспечение РСА «Компакт» позволяют вдостаточно короткие сроки оснастить бортовой многочастотной РСА практическилюбой ЛА. К настоящему времени практическое применение данного комплексабыло осуществлено на самолетах Ил-76, Ту-154, Ил-20, Ан-26, Ан-30, Ил-103,CN235, Y7 и вертолетах Ми-8, Ми-2, Ка-32, Bell-214.Таблица 1.2 – Характеристики многочастотного комплекса РСА «Компакт»Диапазон частотXLPVHFНесущая частота, МГц85001310430140Полоса сигнала, МГц300100(200)8050(40)Размеры антенны, м0,25 x 0,25∅ 0,35∅ 0,51,3 x 0,160250200150~0,5~0,8~2,5~3,5Мощность импульса, ВтПространственноеразрешение, мАвиационная подсистема контроля земной поверхности, разработанная вАО«Концерн«Вега»,состоитизмногочастотногокомплексаРСАимногоканального сканирующего комплекса СВЧ-радиометров «РАДИУС-М»[9, 10].

Аппаратура данной подсистемы может быть размещена на любом ЛА сдиаметром фюзеляжа не менее 2,5 метра (была размещена на Ту-134А).Многочастотный комплекс РСА описанной подсистемы имеет возможностьпроводить съемку одновременно в четырех диапазонах длин волн при различныхполяризациях зондирующего сигнала, позволяет получать РЛИ объектов скрытыхдымом, туманом, слоем растительности, снега или грунта, находящихся на16глубине до 70 метров под земной поверхностью.

Обработка и отображениеинформации радиолокационного мониторинга происходит на борту ЛА во времяполета. Характеристики данного комплекса представлены в таблице 1.3.Таблица 1.3 – Характеристики многочастотного комплекса РСА авиационнойподсистемы контроля земной поверхности, разработанной АО «Концерн «Вега»Диапазон частотXLPVHFДлина волны, см3,22368254Разрешающая способность, м0,5-42-53-85-12Полоса обзора, км3-3212-32Поляризация24-50ВВ, ГГ, ВГ, ГВСканирующий комплекс СВЧ-радиометров «РАДИУС-М» авиационнойподсистемы контроля земной поверхности имеет возможность одновременнойработы на четырех длинах волн.

Обработка и отображение информациипроисходит после приземления ЛА. Характеристики комплекса «РАДИУС-М»представлены в таблице 1.4.Таблица 1.4 – Характеристики комплекса СВЧ-радиометров «РАДИУС-М»Диапазон частотQXCLPДлина волны, см0,81,95,52143Разрешающая способность, м10-50Полоса обзора, кмРавна высоте полетаПоляризацияОтдельныеГоризонтальнаяобразцыиностранныхавиационныхРСА–«PAMIR»,работающая в X-диапазоне (Германия); «LYNX» и «Prowler II», работающие вKu-диапазоне (США) и другие – достигли уровня разрешения менее 10-15 см [11].Малогабаритная РСА «NanoSAR-B» (США) массой менее 1 кг используетсяна борту БЛА «Scan Eagle», работает в X-диапазоне и имеет разрешение170,3-5 метров.

Среди малогабаритных иностранных авиационных РСА стоитотметить «PicoSAR» (Великобритания), установленную на БЛА «Falco», котораятакже работает в X-диапазоне и имеет пространственное разрешение менее 1 м.Авиационные РСА «E-SAR» и «F-SAR», разработанные Microwaves andRadar Instute (Германия), устанавливаются на ЛА Dornier Do 228, позволяютосуществлять радиолокационную съемку местности с разрешением до 0,25 м и0,2 м [12]. Технические характеристики данных РСА представлены в таблице 1.5.Таблица 1.5 – Характеристики РСА «E-SAR» и «F-SAR»РСАE-SARДиапазон частотНесущая частота, МГцXCLF-SARPXCSLP9600 5300 1300 350 9600 5300 3250 1325 350Полоса сигнала, МГц50, 100800400300150100Разрешениепо дальности, м2, 42, 42, 42, 40,30,60,751,52,25по азимуту, м0,250,30,41,50,20,30,350,41,5Полоса обзора, км3, 512,5Среди иностранных многочастотных авиационных РСА, применяющихся вгражданских целях, можно отметить «AIRSAR» (P-, L-, C-диапазоны, США) и«RAMSES» (Франция), работающий в 8-ми частотных диапазонах – от Pдиапазона до W-диапазона (длина волны около 3,2 мм) [11].РСА«APG-76MMRS»,установленнаянамодернизированныхмногофункциональных истребителях F-4E израильских ВВС, позволяет во времяполета на борту ЛА формировать РЛИ земной поверхности с разрешением 3, 1 и0,3 метра (рисунок 1.1) [13].18б)в)а)Рисунок 1.1 – РЛИ танкера, полученные авиационной РСА APG-76 MMRS, сразрешениями 3 м (а), 1 м (б) и 0,3 м (в)Среди подповерхностых иностранных авиационных РСА необходимоотметить систему «Mineseeker» (Великобритания).

Данная РСА, размещаемая надирижабле, предназначена для обнаружения мин с воздуха и имеет разрешениепорядка 5 см. РСА «CARABAS II» (Швеция) также позволяет производитьнаблюдения скрытых под растительным покровом или земной поверхностьюобъектов. Система «CARABAS II» работает в VHF-диапазоне (длины волн от3,3 м до 15 м, горизонтальная поляризация) и имеет разрешающую способностьот 3,3 до 15 метров [11].АвиационныхРСА,использующихвертолетвкачественосителя,значительно меньше. РСА «Forester», разработанная в США, работает в диапазонечастот VHF/UHF, позволяет обнаруживать людей и транспортные средства подпокровом растительности.

Антенна данной РСА располагается под фюзеляжембеспилотного вертолета A-160T [11]. Особенности работы вертолетных РСАземлеобзора с примерами широко освещены в [14].Среди действующих российских РСА космического базирования стоитотметить РСА «Северянин-М» для метеорологического космического аппарата(КА) «Метеор-М» [15], работающую на частоте 9615 МГц. В отличии отбольшинства современных РСА, оснащенных активной фазированной антенной19решеткой (АФАР), в РСА «Северянин-М» используется волноводно-щелеваяантенна размерами 13,4 м x 0,25 м, обеспечивающая полосу обзора в 600 км припротяженности кадра 10 или 500 км, при этом пространственное разрешениенастраивается в диапазонах 450-600, 800-1300 метров.Два российских малых КА с РСА «Кондор-Э» [1, 16] были выведены наорбиту в 2013-2014 годах.

Данная РСА, разработанная в АО «Концерн «Вега»,работает на частоте 3191МГц и обладает широким набором режимов работы:– прожекторный или телескопический (разрешение порядка 1 м, полосасъемки 8-10 км);– маршрутный детальный (разрешение около 3 м, полоса съемки 10-25 км;– обзорный (разрешение около 1,8 м, полоса съемки 20-40 км);– широкозахватный (разрешение около 8 м, полоса съемки 120 км).За рубежом интерес к РСА космического базирования значительно выше,чем к авиационным РСА [17]. Бурное развитие иностранных космических РСАпродиктовано возможностью охвата большей территории при мониторинге, посравнению с авиационными РСА, а также высоким уровнем коммерциализациидистанционного зондирования Земли, в том время как в России проблематичноиспользование РСА в целях частных компаний.В настоящее время на орбите действует множество иностранных РСАкосмического базирования, работающих в X-диапазоне [15, 18]: «TerraSAR-X»(Германия), «Tandem-X» (Германия), «SAR-2000» (Италия), «XSAR» (Германия),«TecSAR» (Израиль), «Lacrosse» (США), «FIA Radar» (США), «IGS-Radar»(Япония) и другие.Отдельное внимание стоит уделить коммерческим РСА «TerraSAR-X» и«TanDEM-X» (точная копия «TerraSAR-X»).