Особенности характеристик и применения авиационных рса

      Комментарии к записи Особенности характеристик и применения авиационных рса отключены

Особенности характеристик и применения авиационных рса

П.И. Нейман

Радиолокаторы с синтезированной апертурой (РСА) активно применяются при дистанционном зондировании Почвы (ДЗЗ), так как владеют высоким разрешением, возможностью приобретать данные круглосуточно и фактически в  любую погоду. Более того, РСА разрешают обнаруживать цели под растительным покровом а также в подповерхностной среде. Последнее уровень качества самый полно возможно реализовано в авиационных РСА (АРСА).

Авиационные РСА употребляются на летательных аппаратах всех типов: самолеты крупногабаритные, среднего класса и легкие, вертолеты, дирижабли. Кроме этого АРСА устанавливаются на дистанционно управляемые самолеты (БЛА).

Возможно выделить четыре класса АРСА:

  1. РСА большого разрешения.
  2. Малогабаритные РСА.
  3. Многодиапазонные РСА.
  4. Подповерхностные РСА.

Авиационные РСА большого разрешения предназначаются, по большей части, для распознавания и обнаружения наземных целей. Предел разрешения 0,3–0,5 м, к которому лишь приближаются современные космические РСА, в далеком прошлом преодолен их авиационными  аналогами. Наилучшие образцы достигли уровня разрешения менее 10–15 см  — РСА PAMIR (Германия), LYNX (США) и др.

Малогабаритные АРСА применяются для воздушного мониторинга, проводимого с малогабаритных БЛА при поисково-операциях по спасению, чрезвычайных обстановках и т. п. Для этого прежде всего обязана обеспечиваться всепогодность и круглосуточность получения информации. Главная черта таких АРСА — минимальная масса. Тут кроме этого взяты выдающиеся результаты.

К примеру, АРСА  NanoSAR (США) с разрешением меньше 1 м имеет  массу менее 1 кг (рис. 1).

Рис. 1. АРСА  NanoSAR B, X-band

Многодиапазонные АРСА по большей части употребляются для серьёзных исследовательских задач: проведение опытов для обеспечения новых IT ДЗЗ, создания банков радиолокационных черт, алгоритмов обработки и совершенствования методик (дешифрирования) радиолокационных изображений. АРСА данного класса  трудятся сходу в нескольких частотных диапазонах (от 2–3 и более), имеют идеальное метрологическое обеспечение с целью проведения сложных измерений радиолокационных черт земных покровов и объектов.

  В данном классе возможно отметь: американский AIRSAR (Airborne Synthetic Aperture Radar; диапазоны P, L и C) с полной поляриметрией и однопроходной интерферометрией в С-диапазоне (рис. 2), германский F-SAR (диапазоны X, C, S, L и P) с реализацией однопроходной интерферометрия в X-  и S-диапазонах, французский RAMSES с 8 частотными диапазонами — от Р-диапазона  до W-диапазона (l@3,2 мм).

Рис. 2. АРСА AIRSAR

Авиационные подповерхностные РСА составляют самый специфический класс, поскольку они предназначаются для обнаружения скрытых в лесах и под почвой объектов (мин, бронетехники,  транспортных средств, сооружений, средств коммуникаций и т. п.). Важность данной задачи выяснило особое наименование таких АРСА — FOPEN SAR (Foliage Penetration Synthetic Aperture Radar), т. е. РСА для обнаружения под растительным покровом и GPR (Ground Penetration Radar — радиолокатор для подповерхностного зондирования) (рис. 3).

  Главными чертями подповерхностных АРСА являются пространственное разрешение и проникающая свойство радиоволн.

Рис . 3. Пример реализации РСА FOPEN SAR на борту самолета

Для сочетания таких ответственных качеств нужно применять радиолокационные сигналы с громадным отношением ширины спектра к несущей частоте (так именуемые сверхширокополосные сигналы — СШПС). К примеру, в одном из РСА с СШПС (британское обозначение UWB SAR — Ultra-wideband SAR) компании Sandia (США) употребляется сигнал с шириной спектра от 125 до 950 МГц. Средняя протяженность волны для того чтобы сигнала образовывает около 50 см, потенциальное разрешение по дальности около 15 см.

Так как рабочая полоса сигнала РСА с СШПС в большинстве случаев лежит в диапазонах VHF и UHF, для обозначения рабочего диапазона принято обозначение VHF/UHF.

На рис. 4 приведены примеры радиолокационных изображений (РЛИ), взятых в коротковолновом Ku диапазоне (протяженность волны около 2 см) и в диапазоне VHF/UHF. Прекрасно видна принципиальная отличие коротковолновых и длинноволновых РЛИ. Коротковолновые РЛИ имеют квазиоптический темперамент с свойственными боковому обзору радиолокационными тенями (в этом случае от деревьев). Яркостная картина РЛИ искажена спекл-эффектом.

Длинноволновое РЛИ существенно отличается, во-первых, отсутствием теней, так волны VHF/UHF проходят через листву деревьев, а, во-вторых, второй текстурой РЛИ, что связано с высоким пространственным разрешением, родным к длине волны зондирующего сигнала.

Рис. 4. Сравнение  РЛИ целей, скрытых в лесной растительности: слева — Ku диапазон (протяженность волны 2 см), поляризация ВВ, разрешение 15 см; справа — UHF диапазон (протяженность волны 53 см), поляризация ВВ, разрешение 0,5 м

испытаниями и Разработкой подповерхностных РСА в Соединенных Штатах занимается последовательность известных научно-исследовательских организаций (Sandia National Laboratories, SRI International, US Army Research Laboratory). В следствии начального этапа экспериментальных изучений было обнаружено, что для интерпретации (дешифрирования) длинноволновых РЛИ требуются новые разработки, основанные на способе  обработки change detection (обнаружение трансформаций) и учитывающие поляризационные изюминки радиолокационного сигнала, проникающего в растительную среду. На протяжении экспериментальных изучений было кроме этого установлено, что обнаруживать трансформации на РЛИ следует в нескольких проходах при разных углах визирования и на различных высотах, в следствии чего возможно создавать трехмерные изображения целей, применяя разработку реконструкции 3D РЛИ.

Предстоящим развитием работ по распознаванию и обнаружению скрытых целей  есть программа FORESTER (FOPEN Reconnaissance, Surveillance, Tracking and Engagement Radar — радиолокационный комплекс для слежения и разведки за целями, скрытыми в растительности). В совокупности FORESTER употребляется  радиолокатор VHF/UHF диапазона, разрешающий обнаруживать людей и транспортные средства под растительностью. РСА Совокупность FORESTER создана для применения на беспилотном вертолете (БВ) A-160 (рис.

5) и прошла натурные опробования  в разных условиях для отработки и подтверждения информационной разработке.

Рис. 5.Совокупность FORESTER на беспилотном вертолете Boeing A160T (США)

Подповерхностные РСА разрешают взять обнаружения и высокую производительность съёмки подземных объектов. Но глубина проникновения в подповерхностную среду сигнала у таких РСА ограничивается мешающими отражениями от поверхности, каковые маскируют заглубленные цели. Обычное значение глубины проникновения в сверхширокополосных РСА может доходить до 2–5 м, что разрешает применять подповерхностные РСА в поисково-спасательных задачах, для обнаружения малозаглубленных армейских целей, обнаружения минных полей, для разных гражданских применений (обнаружение нефтегазопроводов и пр.).

Обычными примерами авиационных подповерхностных РСА можно считать совокупности Mineseeker (Англия) и CARABAS II (Saab, Швеция).  Первая совокупность предназначается для обнаружения мин с воздуха. Совокупность размещается на дирижабле и снабжает обнаружение мин со скоростью до 100 м2/с, тогда как саперы смогут обеспечить обнаружение мин со скоростью до сорока метров2 в сутки.

Для обнаружения мин РСА имеет высокое разрешение (порядка 5 см). Обзор местности с целью обнаружения мин осуществляется в три этапа — предварительный обзор, технический и завершающий обзор. На начальной стадии производится сбор нужной информацим по обследуемому участку местности и ее анализ с целью обнаружения самые важных участков для второго этапа ответа задачи.

На втором этапе к процессу идентификации и анализу информации странных объектов привлекаются эксперты, прошедшие нужную подготовку. На данном этапе производится маркировка участков, каковые потом подлежат расчистке от неразорвавшихся боеприпасов и мин. Третий этап проводится совместно с бригадами саперов.

Рис 6. РСА Mineseeker употреблялся объединенными армиями KFOR в Косово

Совокупность CARABAS-II  трудится в VHF диапазоне и применяет зондирующий сигнал со спектром в пределах от 20 до 90 МГц (длины волн 3,3…15 м) с  горизонтальной поляризацией. Разрешающая свойство РСА может лежать в пределах  от 3,3 до 15 м. Указанные параметры выбраны для обеспечения большого проникновения радиолокационного сигнала под растительный покров и в земную поверхность.

Если сравнивать с космическими комплексами авиационные РСА расширяют возможности дистанционного зондирования Почвы, благодаря своим своеобразным особенностям: возможности получения более большого разрешения, возможности одновременного применения для съемок нескольких частотных диапазонов, возможности установки радиолокационной аппаратуры на малогабаритных БЛА, возможностью обнаруживать разные объекты в растительности и под земной поверхности. Все указанные изюминки авиационных РСА делают их хорошим дополнением  известным космическим РСА и существенно расширяют круг их вероятного применения.

Criminal Defense Attorney Los Angeles — Know Your Rights — Sean Tabibian


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: