Радиолокационный мониторинг (стр. 24 )

Экспериментальное исследование лучевого метода пассивной грозолокации. Рассмотрен[110] метод пассивного однопунктового местоопределения грозовых разрядов в ОНЧ-диапазоне радиоволн и приведены результаты его экспериментальной проверки в натурных условиях на расстоянии 300...1500 км при помощи разработанного макета грозолокатора. Проведено сравнение полученных результатов с результатами местоопределения грозовых разрядов многопунктовой разностно-дальномерной системой.

Исследования распространения радиоволн в тропиках с помощью передвижной мультипараметрической радиолокационной системы. До сих пор не существует строгой модели распространения радиоволн микроволнового диапазона в тропиках. Широкое распространение спутниковых систем связи в этих районах делает важной проверку обоснованности прогнозов устойчивой связи в условиях интенсивных осадков. Идеальным инструментом для исследований распространения микроволновых радиоволн в тропиках может быть мультипараметрический радиолокатор[111], объединяющий в себе достоинства поляриметрической и доплеровской РЛС. Наблюдения с его помощью могут и должны вестись в течение длительного периода, достаточного для применения статистических методов обработки данных. Приведены соображения по конструированию такой РЛС. Отмечается, что подобная РЛС может быть полезной и для метеорологических наблюдений.

Метеорологическая самолетная РЛС, позволяющая проводить снятие метеокарты на пути следования. Компания Honeywell разработала[112] метеорологический радиолокатор, устанавливаемый в кабине самолета и дающий возможность визуализации текущей информации о погоде во время полета в облаках. Информационное устройство содержит интегрированную систему, обобщающую информацию, представляемую на дисплее и полученную от анемобарометра. Разработка самолетной системы производилась Международной службой погоды и Национальным центром атмосферных исследований США. Коммуникационная линия, связывающая бортовую систему с наземными станциями, позволяет пользоваться электронной библиотекой метеоданных, обобщающей данные измерений.

Параметрический подход к нахождению вертикального распределения ветра с помощью доплеровской РЛС. Предлагается[113] подход к задаче определения вертикального распределения ветра с помощью доплеровской РЛС. Проведен анализ и моделирование ОВЧ и УВЧ-радиоволн обратного рассеяния турбулентностями чистого воздуха и дано физ. описание волны обратного рассеяния, которое включает в себя спектральную модель, содержащую параметрический профиль доплеровского спектра. Для получения параметрического распределения скорости ветра отражающее пространство внутри радиолуча разделено на слои, толщина которых соответствует ожидаемой толщине однородного турбулентного слоя, и спектр отражения от которых предполагается гауссовым. В стробе дальности спектр рассеяния априорно негауссов, Т. к. он определяется непостоянной отражательной способностью слоев. Полученная временная модель может быть использована для моделирования и оценки алгоритма выделения сигнала. Упорядоченный параметрический метод может быть использован для уменьшения недостатков традиционных методов.

РЛС системы грозовых предупреждений в аэропорте Далласа. В Массачусетском технологическом институте (США) разработана[114] система грозовых предупреждений, получившая название Growth and Decay Tracker, способная отслеживать возникновение и уменьшение грозовых образований, что необходимо для систем управления воздушным движением. С помощью разработанного ПО для доплеровских РЛС возможно точное предсказание передвижения грозового фронта в течение часа. ПО внедрено в систему РЛС, разработанных фирмами Loral и Lockheed Martin и расположенных в Международном аэропорте Dallas/Fort Worth (DFW). Метеорологические РЛС с разработанными ПО анализируют отражения сигналов от зон повышенной влажности и доплеровские смещения, вызываемые атмосферными ветрами. В РЛС проводится межкадровая обработка изображений через каждые 30 секунд для больших зон наблюдения, что позволяет формировать карты прогнозов грозовых образований на время от 10 мин. до 2 ч.

Определение микрофизических свойств перистых облаков с помощью РЛС, работающих в диапазонах частот 35 и 94 ГГц. Перистые облака играют важную роль в балансе излучения земной поверхности. Для построения точных моделей климата требуются сведения о содержании воды и льда в облачности и о радиусе частиц. Полезным инструментом для этого могут быть РЛС миллиметрового диапазона волн. Представлены[115] результаты работы двух РЛС, установленных в Chilborn (Англия) — Rabelais, работающей на частоте 35 ГГц, и ESTEC Gallileo. работающей на частоте 94 ГГц. С увеличением размеров кристаллов отражения Mie прогрессивно уменьшаются так, что коэффициент отражения на частоте 94 ГГц оказывается ниже коэффициента отражения на частоте 35 ГГц.

Коррекция влияния ослабления сигналов в двухлучевой РЛС для наблюдения облачности. Приведены[116] данные моделирования работы двухлучевой РЛС с частотой излучения 95 ГГц, лучи которой направлены в надир и под углом 40° вперед от него. В модели принято во внимание ослабление на траектории большой протяженности при наличии реального шума. Обработка данных выполняется по двум алгоритмам, позволяющим определять отражающую способность облачности и ослабление сигналов при распространении. Измеренные флуктуации ослабления составили ±1 дБ/км. Алгоритм стереоскопической обработки восстанавливает информацию только о вершине облачности. Для извлечения всей информации, которая содержится в отражениях, принимаемых обоими лучами, применяется гибридный алгоритм обработки. Алгоритмы позволяют определять микрофизические свойства кучевых облаков, интенсивность отражения от них как без учета, так и с учетом ослабления, а также различать зоны облачности и дождя.

Изучение мезомасштабных характеристик полей скорости ветра над морской поверхностью по данным РЛСБО ИСЗ «Океан». На основе анализа известных результатов разработано[117] обоснование новой методики восстановления модуля скорости приводного ветра по цифровой информации РЛС бокового обзора ИСЗ типа «Океан». Для района атмосферного фронта над Черным морем проведен анализ мезомасштабных характеристик, рассчитанных по данным РЛС полей модуля скорости приводного ветра. Определены условия распознавания шквалистости, микрошквалов и других типов опасных ветровых ситуаций. Исследовано влияние разного масштаба осреднения данных РЛС бокового обзора на оценку макс. значений модуля скорости приводного ветра.

Дистанционный мониторинг атмосферы радиолокационным методом. Дано[118] описание принципа действия, эксплуатационных возможностей радиолокационного комплекса «Атмосфера» для обзора воздушного пространства с целью дистанционного обнаружения его загрязнения радиоактивными, химическими и другими веществами. Приведены технические характеристики и дан сравнительный анализ эффективности работы комплекса.

Активное зондирование облаков, аэрозолей и турбулентности ясной атмосферы при помощи мощных микроволновых генераторов. Дано[119] описание двухчастотной метеорологической РЛС диапазона ММВ для исследования гидрометеоров и водных облаков, а также для совершенствования системы приема, накопления и обработки рассеянного сигнала. В перспективе предполагается создать гиротронную РЛС мощностью 30кВт, с длиной волны 3,2 мм, длиной импульса 1...10 мкс, частотой повторения 1...10 Гц.

Разработка метеорологической РЛС космического базирования для измерения уровня тропических ливней. Анализируются[120] возможности метеорологической РЛС космического базирования, разработанной в соответствии с Программой измерения уровня тропических ливней (TRMM) и являющейся первой РЛС подобного рода. Аппаратура РЛС разработана при совместном участии Национального агентства космических исследований (NASDA) Япония и Исследовательской лаборатории в области связи (CRL) на основе программы долгосрочных исследований по космическому радиолокационному определению погодных условий, проводимой CRL. После запуска TRMM проведена серия контрольных работ. РЛС работает на частотах 13,796 и 13,802 ГГц с полосой обзора в 215 км, с разрешением 4,3 км (по горизонтали) и 250 м (по вертикали). Апертура антенны 2,1х2,1 м2 (ширина луча 0.71є х 0.71є), мощность импульса передатчика более 500 Вт при длительности 1,6 мкс и частоте повторения 2776 Гц. Динамический диапазон приемника более 70 дБ. Приводятся результаты предварительной оценки особенностей космической метеорологической РЛС, которые подтверждают ее нормальное функционирование. Дан пример изображения зоны дождя, полученный TRMM.

Потенциальные возможности использования изображений, полученных РЛС с синтезированной апертурой с высоким разрешением, для радиограмметрии. Качество изображений, формируемых современными РССА, позволяет использовать их в трех отраслях научной деятельности: радиолокационной климатологии, интерферометрии и радиограмметрии. Рассматривается[121] проект выполнения радиограмметрии по изображениям, полученным самолетной РССА с высокой разрешающей способностью RAMSES. Показана пригодность проекта для анализа таких изображений. Оцениваются ошибки определения положения объектов, возникающие из-за аппаратурных погрешностей датчика информации. Предложена теоретическая модель оценки геометрических характеристик датчика RAMSES для трех типов стереоскопии. Рассматривается работа система с сильными эхо-сигналами. Приведены первые количественные результаты радиограмметрии двух точечных отражателей с большой эффективной поверхностью рассеяния.

Получение информации о высоте слоя дождя от космической бортовой метеорологической РЛС ИСЗ типа TRMM. Получено[122] подтверждение правильности системы простых формул для подсчета высоты дождевого слоя, содержащихся в 839-1 исследовательской группы ITU-R. Информация получена на основании измерений выпадения осадков проведенных бортовой РЛС на ИСЗ TRMM и подтверждена данными двух наземных РЛС. Анализ данных позволил получить зависимость средних годовых высот дождя от географической широты. Данные относятся к слоистым типам осадков, а для конвективных видов осадков требуется провести уточнение формул в терминах эффективной высоты дождя, что полезно для качеств оценки ослабления радиосигналов с наклонной траекторией распространения в зоне глубокого замирания при наличии атмосферных осадков.

Влияние распределения величины дождевых капель на оценку дифференциального отражения сигналов метеорологической РЛС. Рассматриваются[123] возможности повышения точности качественных оценок характера осадков метеорологическими РЛС за счет измерения дифференциальных отражений. В условиях высокой динамики характера осадков не удается получить длинные выборки реализации наблюдений, что приводит к необходимости исследовать зависимость дифференциальных отражений в широком диапазоне изменения характера осадков. Проведено исследование параметров метеорологических РЛС, работающих в S-диапазоне с сигналами двойной поляризации. При исследовании применен имитатор, построенный на основе физ. особенностей РЛС и с учетом влияния распределения величин дождевых капель на вариации оценки дифференциальных отражений. Показано, что 64 независимые (непрерывно следующие одна за другой) выборки сигналов с горизонтальной и вертикальной поляризацией позволяют получить ошибку оценки характера осадков (т. е. форму распределения размеров дождевых капель), не превышающую 25%.

Поляриметрические радары: новое приближение для полевых наблюдений за осадками. Сеть метеорологических радаров является незаменимой для мгновенных полевых наблюдений за осадками. Однако обычные алгоритмы восстановления осадков по радарным данным недостаточно надежны. Поляриметрические методы представляются наиболее обещающими для повышения эффективности радарных оценок осадков. Описаны[124] поляриметрические методы измерений осадков, в Т. ч. недавно предложенные дифференциальные поляриметрические методы. Отмечено, что такие методы решают проблему чувствительности поляриметрических методов к ослаблению, вариациям распределений дождевых капель по размерам, граду и др. Поляриметрические методы независимы от способов калибровки радара. Указано на необходимость валидации поляриметрических методов в оперативных условиях.

РЛС и радиометры - важнейший инструмент для исследования распространения радиоволн, измерения осадков и предсказания природных катаклизмов. Дан[125] обзор исследований и предметных разработок, выполненных в последние 26 лет. Рассмотрено применение разработанных приборов для целей метеорологии, гидрологии, раннего обнаружения и предупреждения о природных опасных явлениях.

8.4. Радиолокационный мониторинг поверхности Земли

Картографирование, топография и геодезия

РСА дает цифровое трехмерное изображение земной поверхности. В целях[126] коммерческого картографирования поверхности фирма Lookheed Martin разработала новую самолетную РСА (DTEMS), обладающую цифровой системой картографирования и измеряющую высоту рельефа местности. РСА размещается на высотном самолете ER-2 ( NASA) и предназначена для получения изображений поверхности, дополняемых космическими фотоснимками. Антенны и приемники размещаются в контейнерах под крыльями самолета, принимают сигналы от 2 боковых полос обзора, что позволило реализовать интерферометрический метод измерения высоты рельефа, а также сформировать трехмерное изображение. После компьютерной обработки сигналов от 4 приемников GPS получается трехмерное цифровое изображение с точной привязкой к местности. Сообщается, что данные о трехмерном изображении местности поставляются потребителям по сети Internet.

Новая система посадки самолетов. Устанавливаются[127] на самолетах новой системы APALS высокоточной посадки, с помощью данных РСА обеспечивающих картографирование района посадки самолета. Данные РСА сравниваются с картой местности, и результаты сравнения используются для корректировки инерциальной навигационной системы.

Использование радиолокационных станций бокового обзора с синтезированной апертурой в интересах картографии. Рассмотрены[128] основные проблемы, возникающие при использовании РСА бокового обзора для создания и обновления топографических и специальных карт. Отмечается, что современные РСА дают разрешение на местности порядка 5 м при съемке с самолета и порядка 10-15 м. при съемке из космоса, что сопоставимо с разрешением оптической и ИК аппаратуры.

Цифровое картографирование местности радиолокационной системой с синтезированной апертурой антенны. Разрабатывается[129] РСА для цифрового картографирования местности DTEMS (фирма Lockheed Martin, США). Эта система будет использоваться на самолетах NASA ER-2. Вместе с фотоснимками земной поверхности, получаемыми с ИСЗ, система позволит создать цифровые матрицы местности с точными прямоугольными координатами с интервалом между ними, равными 3 м. Точность определения положения отдельных точек на матрице составит 0,5 м. Самолет ER-2 может произвести картографирование местности в полосе шириной 94 км за два прохода. При высоте полета 20 км в 90% случаев получаются изображения с хорошей геометрией независимо от погодных условий. Данные системы DTEMS будут передаваться заказчикам через сеть Internet или записанными на гибких дисках, компакт-дисках или жестких дисках.

Картографирование подтопленных земель по информации, формируемой трехчастотным радиолокатором с синтезированной апертурой антенны. Рассмотрены[130] некоторые результаты первичных летно-полевых исследований возможности картографирования подтопленных земель по информации, формируемой трехчастотной РСА «ИМАРК2. Предложены методические положения картографирования подтопленных земель по сигналам, принятым дециметровым каналом РСА при горизонтальной поляризации. Проведено сравнение контуров подтопленных земель, нанесенных по данным РСА и ландшафтно-индикационным методом.

Небольшие самолеты для радиолокационной съемки местности. Основная область[131] деятельности компании Aires Aviation International of Calgary (Канада) - наблюдение земной поверхности с самолетов и картографирование. У компании есть 2 самолета Piper Cheyennas для геофизических наблюдений, 2 самолета Piper Navajos для спец. задач и самолет Learjet 36 для радиолокационного картографирования. Последний оборудован РСА с цифровой обработкой сигналов. Подвесной контейнер с аппаратурой РСА увеличивает лобовое сопротивление самолета, что снижает дальность полета на 15%. Тем не менее, дальность ~2600 км достаточна для картографирования. Поскольку работы в области РСА контролируются госдепартаментом США, компания Aires для проведения радиолокационных съемок в различных районах земного шара (Индонезия, Малайзия, Нигерия, Германия) должна получать разрешение на работу не только от стран-заказчиков, но и от США.

ГЕОИК-2 - новая космическая геодезическая система России. Рассматривается[132] новая космическая геодезическая система России ГЕОИК-2, с помощью которой предполагается решать задачи космической геодезии, навигации, геодинамики, геофизики и океанографии на уровне требований XXI века. Она будет представлять собой трехуровневое построение, где 1-й уровень (пункты наблюдения, управления и обработки информации) составят наземный сегмент системы, 2-й и 3-й (соответственно геодезический космический аппарат и группировка космических аппаратов системы РЛОНАСС)- космический сегмент. Принципиально новым в системе ГЕОИК-2 является наличие измерительных радиолиний между геодезическим и навигационными космическими аппаратами. Приводятся стратегия решения целевых задач, основные результаты исследований в рамках проекта ГЕОИК-2, намечаются возможные области международного сотрудничества.

Радиолокационная топография с корабля «Шаттл». Радиолокационная топография с корабля «Шаттл» (SRTM) - это совместный проект НАСА с национальным агентством картографирования США. Задачей[133] предстоящей миссии будет получение данных от интерферометрической РССА за один проход. Полученные данные будут введены в цифровую модель высот рельефа земной поверхности в полосе между параллелями 60 градусов северной и южной широт. Планируется получить мозаику радиолокационных изображений С-диапазона со скорректированными искажениями наклонной дальности. SRTM будет использовать ту же самую РССА С/Х-диапазона (SIR С/X SAR), которая дважды работала на космическом корабле Шаттл в 1994 г. Вторая антенна X диапазона, которая будет установлена немецким космическим агентством, позволит получить в полной полосе захвата С диапазона более высокое разрешение при топографических измерениях. Цифровые топографические данные представляют большую ценность для гражданских, коммерческих и военных применений. Ученые используют цифровые модели высот рельефа (DEM) для составления карт дренажных и экосистем и для мониторинга изменений суши за определенное время. В случае военного применения данные используются для планирования проверки полетных заданий, для моделирования и обеспечения работы тренажеров. Коммерческая область применения охватывает выбор расположения башен для сотовой связи, расширение зон предупреждения самолетов об опасности сближения с земной поверхностью и улучшение карт для туристов.

Цель радиолокационной экспедиции на КС Space Shuttle - информационное превосходство. Национальное агентство видеоинформации и картографии США планирует использовать 10 Тбайт информации, которая будет получена[134] в ходе радиолокационной топографической экспедиции на КС Space Shuttle для создания глобального трехмерного фундаментального набора топографических данных, что позволит революционизировать ряд военных приложений. В ходе 11-дневного полета будет производиться круглосуточная интерферометрическая съемка земной поверхности в С и X - диапазонах радиолокаторами с синтетическими апертурами. Съемочная аппаратура массой 14,5 т размещается в грузовом отсеке КС, а отдельный приемник радиоимпульсов выдвигается в космосе из бортового порта на штанге длиной 61 м. Будет снята территория между 60 град. северной широты и 57 град. южной широты. Экспедиция является реализацией новой разведывательной стратегии США, ориентированной на достижение «глобального информационного превосходства».

Гляциология

Обнаружение цели одиночным импульсом. Рассматривается[135] возможность применения сверхширокополосных радиолокационных систем с одиночным зондирующим импульсом. Указывается на успешное применение подобных систем для измерения толщины льда с вертолета. Отмечается перспективность развития подобных систем и их низкая стоимость.

Обзор исследований влияния твердых и жидких осадков. Проведен[136] анализ исследований ослабления и рассеяния сантиметровых и миллиметровых радиоволн в гидрометеорах (дождь, снег). При этом изучались ложные отражения при снегопадах и дождях, влияние обледенения на характеристики антенных систем, а также параметры многослойных снежных покровов. Рассматриваются обобщенные поляризационные характеристики отражений и зависимости яркостных температур от вида снежного покрова. Разработаны рекомендации по снижению ослабления гидрометеорами и по конструированию антенн, устойчивых к атмосферным условиям.

Микроволновая радиометрия снежного покрова и мерзлой почвы на частоте 3,95 ГГц. Рассмотрено[137] влияние стратиграфии снежного покрова на его радиояркостную температуру в сантиметровой части СВЧ-диапазона. Показано, что наблюдаемые угловые распределения радиояркостной температуры связаны со структурными изменениями снежного покрова. Обсуждена возможность создания методики дистанционного контроля состояния глубинных слоев снежного покрова для оценки лавинной опасности в горах.

Радиометрия снежного покрова в коротковолновой части миллиметрового диапазона. Приводится[138] методика и данные натурных и лабораторных измерений радиотеплового излучения снежного покрова на волнах 1,3-0,87; 2,2 3,3 мм. Анализируются результаты и возможности данного диапазона по зондированию границ снежного покрова и состояния его верхнего слоя, в том числе, в условиях таяния.

Анализ ледовой обстановки в Арктике по данным радиолокатора бокового обзора и микроволнового радиометра спутников серии «Океан-01». Рассмотрена[139] методика калибровки данных микроволнового радиометра РМ-08 спутников серии «Океан-01» и преобразования в радиояркостные температуры, представлены методика и результаты интерпретации радиотепловых изображений морских льдов и сравнение их с данными интерпретации ИК изображений спутника NOAA.

Проведение исследования подледникового озера Восток. Выполнена[140] предварительная обработка материалов сейсмического и радиолокационного зондирования вдоль длинны оси озера Восток. Получены и проанализированы данные о строении и изотопном составе льда в интервале глубин 3м, которые показали конжеляционное происхождение льда из воды озера, намерзшей на нижнюю поверхность ледника. Разработаны методика датирования ледяного керна глубже 3300 м, способы стерильного отбора проб из ледяного керна для изучения биоразнообразия микробных сообществ озера Восток.

Исследования горных массивов

Радиолокационный прогноз состояния горного массива и оценка эффективности противовыбросных мероприятий. Сообщается[141] о разработке и экспериментальной проверке на строительных конструкциях метода контроля состояния горных пород, использующего радиолокационное зондирование массива. Эксперименты показали, что радиолокационное зондирование может применяться не только как дистанционный неразрушающий способ определения структуры горного массива, но и как метод фиксирования зон его разрушений и перенапряжений, а также прогноза изменения гипсометрии пласта.

8.5. Подповерхностный радиолокационный мониторинг

Подповерхностная радиолокация
и сверхширокополосные сигналы

РСА Carabas обнаруживает замаскированные объекты. Шведский Институт оборонных исследований совместно с фирмами Northrop Grumman и Ericsson Radar Electronics разработали[142] два варианта бортовой сверхнизкочастотной РСА Carabas с рабочим диапазоном 20-90 МГц. Оба варианта используют сигналы малой длительности, но различаются по размещению антенн на самолетах, мощности передатчиков и форме зондирующих сигналов малой длительности. Они обеспечивают получение радиолокационных изображений земной поверхности и объектов, замаскированных листьями деревьев, а также обнаруживают цели в грунте на глубине до 5-10 м. РСА Carabas 2 имеет минимальную разрешающую способность 2 м по дальности и 1 угловая минута по азимуту.

Портативный радиолокационный обнаружитель зарытых в земле предметов. Испытания[143] образца портативного статического радиолокационного обнаружителя подтвердили возможность определения местонахождения подземных труб и др. крупных зарытых объектов на глубине до 1,5 м. Прибор способен обнаруживать пластиковые и металлические предметы, определять наличие утечки воды из трубопроводов в песчаной почве при глубине до 0,3 м. Мощность сигнала РЛС около 200 мВт, рабочая частота 2 ГГц.

Мобильная установка подповерхностной локации. Дано[144] описание принципа работы и конструктивного построения мобильной РЛС для обследования водопроводных туннелей. РЛС имеет 2 разнесенные антенны (для передачи и приема), расположенные с двух сторон автомобильной платформы.

Получение радиолокационных изображений объектов на основе томографической обработки сверхширокополосных сигналов. На основе теории томографии развиты[145] аналитические методы описания процесса воспроизведения радиолокационных изображений отражающих объектов при их облучении сверхширокополосными сигналами. Работоспособность методики подтверждена результатами мат. моделирования тестового объекта и данными физ. эксперимента.

Радиолокация земной среды и инженерных сооружений. Информация о структуре верхних слоев земной поверхности и находящихся в них объектах чрезвычайно важна для обеспечения безопасности в промышленном и жилом строительстве, на транспорте, при решении экологических задач. Один из наиболее высокопроизводительных, информативных и точных методов ее получения - радиолокационный. В разработке эффективных средств исследований в этой области - георадиолокаторов - значительных успехов добились[146] специалисты НПП ЛОКАС, Всеросийского НИИ радиотехники и Правдинского завода радиорелейной аппаратуры.

Подповерхностная локация: новые возможности. Разработан[147] коммерческий прибор РАСКАН-1, дающий возможность получить радиоизображение среды на глубину 200мм при разрешении не хуже 2 см. Области применения: деятельность правоохранительных органов и таможни, выявление подслушивающих устройств, зондирование строительных конструкций в целях определения положения арматуры, пустот и магистралей, зондирование особо ответственных строительных конструкций в целях определения скрытых дефектов. Состав: портативный компьютер, электронный блок (генератор, приемник, контроллер по обслуживанию и вводу данных) антенна, блок питания, мех. сканирующее устройство. Отображение информации в реальном времени на экране дисплея в виде полутонового изображения, где каждому уровню принимаемого сигнала соответствует определенная градация яркости.

Получение радиолокационных изображений объектов на основе томографической обработки сверхширокополосных сигналов. На основе теории томографии развиты[148] аналитические методы описания процесса воспроизведения радиолокационных изображений отражающих объектов при их облучении сверхширокополосными сигналами. Работоспособность методики подтверждена результатами мат. моделирования тестового объекта и данными физ. эксперимента.

Возможности подповерхностной локации при обнаружении минных полей. По сообщениям разработчиков РЛС из Миссури (Колумбия, США) в соответствии с программой в интересах армии США (стоимость выполнения программы 5 млн. долл.) изготовлена[149] аппаратура бортового базирования для подповерхностной локации минных полей и запасов полезных ископаемых. В состав аппаратуры входит выстреливаемая с самолета (вертолета) капсула, входящая в земной слой и излучающая импульсные сигналы, позволяющие определять наличие мин, нефтяных запасов, минералов и др. полезных ископаемых. Разработанная капсула размером 30 мм, выстреливаемая с высоты 100 м с борта вертолета и зарывающаяся в земные слои на 20 см, излучает мощные (до 4 кВт) импульсные сигналы, прием и обработка (на борту вертолета) которых позволяет точно определить наличие мин в радиусе 15 м. Возможно немедленное уничтожение обнаруженных мин или запоминание их координат в бортовой ЭВМ.

Метод комплексных изображений для моделирования антенны РЛС, предназначенной для подповерхностных исследований. Для анализа антенн РЛС предложено[150] комбинирование метода комплексных отображений с допущением о постоянной добротности излучателя. Предполагается, что проводимость и размещение подземных токов имеют постоянное отношение во всем диапазоне используемых частот, что позволяет рассчитать комплексные параметры изображений во всем частотном диапазоне в обобщенном полупространстве. Для моделирования горизонтальных проволочных вибраторов вблизи полупространства с потерями использован смешанный потенциальный метод моментов. Применены импульсно-базисные функции и точечное согласование. Моделировались 2 типа вибраторов. Рассмотрено и трансформировано во временную область распределение тока в резистивно нагруженном вибраторе длиной 3,4 м на частотах 0—512 МГц. Метод позволяет сократить время работы РЛС в каждой частотной точке до 4 с.

Разработка широкополосной печатной антенны для РЛС подземных исследований с синтетической фокусировкой. Разработана[151] микрополосковая антенна типа «бабочка» для РЛС, работающей на частоте 1 ГГц при полосе 400 МГц, что обеспечивает передачу и прием трехцикличных импульсов. Анализ антенны проведен конечно-разностным временным методом. Конструктивно излучающая часть антенны нанесена на диэлектрическую подложку. Питание треугольников «бабочки» производится копланарным полосковым волноводом, к которому через балансный трансформатор подведен коаксиальный кабель. Обратные потери устройства составили — 10 дБ в диапазоне частот 0,8...1,2 ГГц. Ширина ДН составляет ±45°. При теоретических исследованиях не учитывались потери в диэлектрике, конечные размеры экрана и наличие разъема. Результаты расчетов и эксперимента удовлетворительно совпадают. Исследовалось влияние присутствия «загрязнения», т. е. наличие отражающей поверхности вблизи антенны. Показано, что при удалении антенны на расстояние около двух длин волны это влияние на полосу невелико.

РЛС с синтезированным продольным излучением для обнаружения подповерхностных объектов. Рассматривается[152] РЛС для обнаружения подповерхностных объектов. Для повышения разрешающей способности РЛС синтезируется АР с продольным излучением по перпендикулярному к поверхности земли направлению. С этой  целью антенная система последовательно перемещается вдоль линии перпендикулярной к поверхности. На каждой позиции излучается сверхширокополосный импульсный сигнал обеспечивающий высокое разрешение по направлению, перпендикулярному поверхности. Принимаемые сигналы на различных позициях затем суммируются с учетом шага синтезированной искусственной АР. В результате формируются сигналы с высоким разрешением в направлении параллельном поверхности (в поперечном к решетке направлении). Каких-либо количественных данных и параметров разрешения в описании патента не приводится.

Обнаружение и распознавание подповерхностных объектов с использованием поляризационных признаков. Поляризационное распознавание является простым и эффективным методом распознавания объектов с сильно различающимися поляризационными признаками. При этом определяется[153] зависимость интенсивности отраженного сигнала от направления поляризации зондирующего сигнала. Использовался импульсный радиолокатор с длительностью импульса 1 нс и линейной поляризацией излучаемого сигнала. Сделан вывод о возможности использования поляризационных свойств заданных объектов, расположенных в песке и аналогичных средах, для их обнаружения, распознавания и оценки их местоположения, формы, размеров и ориентации.

Разрешающая способность радиолокатора со сверхширокополосными сигналами. Рассматриваются[154] сверхширокополосные сигналы, которые применяются для того, чтобы получить разрешающую способность, позволяющую наблюдать отдельные элементы небольших целей. Такие сигналы могут излучать радиолокационные, акустические и другие активные системы наблюдения. Подобные системы используются для работы в средах с большими потерями, например, для наблюдения диэлектрических предметов и мин под землей. Рассматривается разрешающая способность сверхширокополосных систем, способных обнаруживать объекты, создающие эхо-сигналы с сильно различающейся интенсивностью. В качестве примера рассмотрены 3 вида сверхширокополосных зондирующих сигналов (короткие импульсы, сигналы с линейной ЧМ, шумоподобные сигналы). Сравнение возможностей выполнено для зондирующих сигналов с одинаковой амплитудой и одинаковой шириной спектра на уровне -3 дБ. Предполагается, что приемник системы наблюдения работает с большим отношением С/Ш. Наилучшее разрешение получено с сигналами, не требующими корреляционной обработки. Этот результат полезен для проектирования систем, которые должны видеть объекты с сильно различающимися характеристиками отражения с высоким разрешением.

РЛС метрового/дециметрового диапазонов с непрерывным излучением сверхширокополосного шумоподобного зондирующего сигнала. Разработана[155] и построена РЛС со сверхширокополосным шумоподобным зондирующим сигналом, которая работает с непрерывным излучением в диапазоне частот 50-60 МГц. Сигналы с такой частотой хорошо проникают сквозь листву. Показано, что можно измерять импульсный отклик движущейся цели с использованием единственного фиксированного строба дальности. Зависимость нормированной амплитуды и фазы от частоты аналогичны соответствующим зависимостям в когерентной РЛС со ступенчатым изменением частоты зондирующего сигнала. Показано, что измеренные этой РЛС импульсные отклики автомобилей позволяют проводить их эффективную классификацию.

Применение преобразования элементарных волн в сверхширокополосной РЛС. Wavelet-преобразование удобно для локализации признаков данных во временной и частотной областях, особенно применительно к широкополосным сигналам. Рассматриваются[156] случаи применения преобразований при корреляционной обработке широкополосных сигналов и в процессе извлечения характерных признаков целей. Теоретический анализ и экспериментальные результаты показывают, что непрерывное wavelet-преобразование представляет собой эффективный метод обработки сверхширокополосных радиолокационных сигналов.