Mga paraan ng reverse (inverse) aperture synthesis
Kapag gumagamit ng isang antenna para sa paghahatid
Ang parehong ay ibinigay
resolution, tulad ng pag-synthesize ng aperture dahil sa paggalaw ng radar transceiver antenna:
, na nagbibigay ng angular na resolusyon
Ang mga pamamaraan ng synthesis batay sa paggamit ng paggalaw at (o) pag-ikot ng target ay tinatawag na reverse (inverse) synthesis. Ang mga karaniwang halimbawa ng paggamit ng reverse synthesis ay:
pagkuha ng mga radar portrait ng naval target (mga barko) sa pamamagitan ng paggamit ng kanilang pitching at yaw;
pagkilala sa mga target ng hangin ng grupo;
pagtatasa ng EPR ng mga target na elemento na nalutas dahil sa kanilang pag-ikot sa stand, atbp.
Isaalang-alang natin ang radar trajectory signal na may inverse aperture synthesis. Ang yugto at pagkaantala ng signal ng trajectory bilang pangunahing pinagmumulan ng impormasyon tungkol sa target ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagbabago ng distansya sa mga target na elemento sa proseso ng synthesis ng siwang. Sa pangkalahatan, nagbabago ang distansya dahil sa paggalaw ng target na nauugnay sa radar at ang pag-ikot ng target. Sa kasong ito, ang target ay maaaring sabay na iikot sa iba't ibang eroplano na may iba't ibang angular na bilis.
Radial na bilis ng target sa direksyon ng radar.
At ang dalas ng Doppler
, hindi kasama ang paunang yugto
Ito ay nabuo dahil sa radial na paggalaw ng lahat ng mga target na elemento nang sabay-sabay na nauugnay sa radar. Kadalasan ang dalas na ito sa signal ay tinatantya at binabayaran.
Nabuo bilang resulta ng linear
kaugnay sa sentro ng pag-ikot ng target. Ang resolution ng mga target na elemento para sa frequency modulation ng trajectory signal na may maliit na sukat ng aperture synthesis ay maliit. Samakatuwid, ang resolution ng saklaw ay ibinibigay sa pamamagitan ng modulasyon ng probing signal. Sa kasong ito, sa algorithm ng pagpoproseso ng trajectory signal, kinakailangang isaalang-alang ang mga pagbabago sa dalas ng signal at pagkaantala nito.
ay mapapatali sa sumusunod na kondisyon
(8.59)
Isang coordinate
Ang mga pamamaraan ng inverse synthesis na inilapat sa mga radar ng survey ng lupa ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na pangunahing tampok:
gumagalaw ang target bilang isang bagay, i.e. ang mga indibidwal na elemento ng target ay gumagalaw sa magkakaugnay na mga tilapon;
kapag nagmamasid sa mga solong bagay, tulad ng mga barko, ang laki ng lugar ng pagtingin ay tinutukoy ng laki ng bagay;
ang angular coordinate resolution ay tinutukoy ng anggulo ng pag-ikot ng target na may kaugnayan sa direksyon sa radar sa panahon ng synthesis;
ang angular na sukat ng siwang ay karaniwang hindi lalampas sa sampung degree, dahil sa kasong ito ang isang resolusyon ng pagkakasunud-sunod ng ilang mga wavelength ay nakamit na;
Ang resolution ng saklaw ay sinisiguro, tulad ng sa direktang synthesis, sa pamamagitan ng modulate ng probing signal;
ang mga parameter ng signal ng trajectory ay tinutukoy ng mga parameter ng paggalaw ng target (mga vector ng linear at angular velocities), na sa karamihan ng mga kaso ay hindi alam ng tagamasid. Nangangailangan ito ng pagproseso ng trajectory signal na umaangkop sa mga parameter ng paggalaw ng target at isang malaking halaga ng isang priori na impormasyon tungkol sa target.
Ang Doppler frequency band ng trajectory signal at, samakatuwid, ang kinakailangang rate ng pag-uulit ng probing pulses ay tinutukoy ng laki ng target (viewing area) sa azimuth:
Nabuo ng sabay-sabay na paggalaw ng target sa iba't ibang mga eroplano, hindi ito patayo sa direksyon ng pagmamasid. Pagkatapos ay ang bilis ng vector
Ang azimuth scale ng target na imahe, tulad ng dati, ay tinutukoy ng angular velocity ng pag-ikot ng target
(8.61)
Application ng inverse synthesis method sa land survey radar. Sa land survey radar, ang pamamaraang ito ay ginagamit upang makakuha ng mga larawan ng mga pandagat na target (mga barko). Ginagawa nitong posible na makakuha ng mataas na resolution sa forward SAR viewing area, dahil ang kinakailangang angular na laki ng synthesized aperture ay ibinibigay ng sariling paggalaw ng barko (paggalaw at pag-ikot). Bilang karagdagan, ginagawang posible ng inverse aperture synthesis na makakuha ng mataas na resolution hindi lamang sa range-azimuth plane, kundi pati na rin sa range-elevation plane. Kaugnay ng pagmamasid sa mga barko, ginagawa nitong posible na makakuha ng isang imahe ng vertical contour ng mga superstructure ng barko, na lalong mahalaga kapag nilutas ang problema ng pagkilala sa mga target sa dagat.
Kasabay ng paggalaw sa kurso sa panahon ng maalon na dagat, ang barko ay nakakaranas din ng mga panginginig ng katawan sa paligid ng gitna ng masa. Para sa mga problema sa inverse synthesis, karaniwang ginagamit ang yaw, pitch at roll ng isang barko. Ang yaw sa kahabaan ng kurso (Larawan 8.23, a) ay tumutugma sa pag-ikot ng barko na may kaugnayan sa vertical axis. Ang pitching (alternating trim sa bow at stern) ay tumutugma sa pag-ikot ng barko na may kaugnayan sa transverse horizontal axis (Fig. 8.23.6). Ang alternating roll (roll) sa kaliwa at kanang gilid ay tumutugma sa pag-ikot ng barko na may kaugnayan sa longitudinal horizontal axis (Larawan 8.23, c). Sa Fig. 8.23 lahat ng mga palakol ng pag-ikot ay patayo sa eroplano ng pagguhit.
Ang pag-ikot ng barko (rolling, yaw) ay panaka-nakang, i.e. Ang anggulo ng paglihis ng barko mula sa equilibrium (normal) na posisyon ay nagbabago alinsunod sa harmonic law:
Panahon ng oscillation. Ang bilis ng anggular ng pag-ikot ay nagbabago ayon sa harmonic law:
Pinakamataas na halaga ng bilis
ay nakakamit sa sandaling ang barko ay dumaan sa equilibrium (tulad ng sa kawalan ng maalon na dagat) na posisyon ng barko.
Ito ay tinutukoy ng maraming mga kadahilanan: ang taas ng mga alon, ang direksyon ng mga alon na may kaugnayan sa kurso ng barko, ang bilis ng paggalaw at ang disenyo ng barko. Ang isang malaking barko bilang isang oscillatory system ay katumbas ng isang narrow-band na filter, at ang mga parameter ng mga oscillations nito (amplitude at period) ay maaaring ituring na pare-pareho sa panahon ng synthesis ng pagkakasunud-sunod ng mga fraction ng mga segundo Sa isang pagbawas sa displacement ng barko (mas mababa sa 1000 tonelada), ang amplitude at panahon ng paglihis ay nakadepende na sa mga katangian ng mga alon ng dagat at mga random na karakter. Karaniwang pinaniniwalaan na ang anggulo p ay isang normal na proseso ng makitid na banda.
Sa mesa 8.3 ay nagbibigay ng mga tinantyang halaga ng mga katangian ng panginginig ng boses ng mga barko ng iba't ibang uri sa mga alon ng dagat na 5-6 puntos.
Kung ang linya ng paningin ng barko ay patayo sa axis ng angular vibrations (pag-ikot), posibleng makakuha ng mga larawan ng barko sa iba't ibang eroplano. Ang pitching ay nagbibigay ng imahe sa kahabaan ng barko at sa mga superstructure nito, ang roll motion ay nagbibigay ng imahe sa lateral na direksyon ng barko at superstructure, ang yaw ay nagbibigay ng imahe ng barko sa pahalang na eroplano. Ang paggalaw ng barko sa isang pare-parehong bilis at heading ay katumbas ng paggalaw ng radar kapag ang barko ay nakatigil at nagbibigay ng imahe sa pahalang na eroplano. Sa isang tunay na sitwasyon, ang lahat ng mga uri ng panginginig ng boses ng barko ay umiiral nang sabay-sabay, na ginagawang mahirap matukoy ang posisyon ng eroplano ng imahe na may kaugnayan sa barko. Kasabay nito, ang pagmamasid sa dynamic na imahe ng barko, i.e. Ang isang imahe na nagbabago depende sa yugto ng mga oscillations ng barko sa panahon ng synthesis ay maaaring epektibong makilala ang klase nito.
Mga distansya
mula sa superstructure sa taas b hanggang sa radar (Fig. 8.24) ay tinutukoy ng expression
kung saan ang b ay ang taas ng elemento ng superstructure, na sinusukat mula sa axis ng pag-ikot ng barko.
(sa radians), ang pagbabago sa distansya sa radar at, samakatuwid, ang bahagi ng sinasalamin na signal ay maaaring katawanin bilang
Sa pamamagitan ng zero, kapag ang angular velocity ng deviation ay pinakamataas (tingnan ang 8.64):
Ito ay bahagyang nagbabago at ang bawat elemento ng superstructure ay may sariling Doppler frequency sa taas.
sa panahon ng synthesis
kumuha ng pahintulot para sa taas ng superstructure ng barko
Ang algorithm sa pagpoproseso ng signal ay binabawasan sa Doppler filtering sa bawat slant range resolution na elemento. Ang nakuhang mga dependency ay may bisa din para sa pagtatayo ng barko at pagmamasid ng radar sa forward radar viewing area sa magkasalungat na kurso ng SAR carrier aircraft at ng barko (Fig. 8.25). Ang resolution sa Doppler frequency sa kasong ito ay tumutugma sa resolution sa taas ng superstructure b, at ang resolution sa pagkaantala ng probing pulse ay tumutugma sa resolution sa kahabaan ng barko.
Habang tumataas ang oras ng synthesis, ang mga pagbabago sa dalas ng Doppler at pagkaantala ng signal ay nagsisimulang makaapekto, na dapat isaalang-alang sa algorithm ng pagproseso. Ang maximum na resolusyon nang hindi isinasaalang-alang ang mga pagbabago sa pagkaantala at dalas ay nililimitahan ng (8.59)
Sa patuloy na oras ng synthesis, ang resolution ay lumala.
ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsukat ng mga katangian ng signal sa bawat Doppler channel sa output ng isang monopulse antenna.
Ang isang pinasimple na block diagram ng SAR para sa reverse synthesis para sa mga target na maritime ay ipinapakita sa Fig. 8.26. Ang sistema ng antenna ay bumubuo ng tatlong spatial na mga channel sa pagtanggap: kabuuan at dalawang pagkakaiba (sa pahalang at patayong mga eroplano). Pagkatapos ng conversion sa intermediate frequency, ang mga natanggap na signal ay na-convert sa mga digital na signal gamit ang mga phase detector at ADC. Tinutukoy ng sistema ng pagsubaybay sa dalas ang average na dalas ng Doppler ng mga natanggap na signal at ang pagbabago nito para sa kompensasyon sa panahon ng pagpoproseso ng signal (autofocus), at sinusukat din ang pagbabago sa pagkaantala ng signal envelope para sa kompensasyon sa panahon ng synthesis ng aperture. Ang sistema para sa pagsukat ng vector ng angular velocity ng pag-ikot (oscillation) ng barko ay nagbibigay ng pagpapasiya ng sukat at oryentasyon sa espasyo ng imahe ng barko.
Ang paggalaw ng target, pati na rin ang paggalaw ng radar carrier, ay lumilikha ng epekto ng pag-synthesize ng isang aperture, ang angular na laki nito ay tinutukoy ng magkaparehong angular na paggalaw ng radar at ng target. Ipakita natin ito gamit ang halimbawa ng paglutas ng mga elemento ng isang target ng grupo (Larawan 8.27), na binubuo ng dalawang magkasabay na gumagalaw na maliliit na bagay (mga target na punto).
Ang dalas ng Doppler ay binago upang ang pagkakaiba ng dalas sa pagitan ng dalawang target na gumagalaw sa parehong bilis ay
Alinsunod dito, ang tangential na bahagi ng bilis ng radar at mga target.
- angular na bilis ng pag-ikot ng linya ng paningin
Radar ang target.
Ang algorithm para sa pagproseso ng trajectory signal kapag nagmamasid sa isang target ng grupo ay tinutukoy ng phase structure ng signal, na depende naman sa mutual movement (trajectory) ng radar at mga target.
Para sa mga tuwid na trajectory at pare-pareho ang bilis, ang relatibong distansya sa pagitan ng radar at target (tingnan ang Fig. 8.27)
Phase function ng trajectory signal (binalewala ang hindi gaanong paunang yugto)
Alinsunod dito, ang Doppler frequency ng trajectory signal
Para sa isang target na inilipat sa pamamagitan ng anggulo A 6 , ang Doppler frequency ng trajectory signal
Sa pangkalahatan, hindi alam, kinakailangan
isang sistema ng pagproseso na umaangkop sa mga parameter na ito, halimbawa gamit ang autofocus.
Sa panahon ng masiglang maniobra ng sasakyang panghimpapawid
cm, ang oras ng synthesis ay maaaring mag-iba mula 0.5 hanggang 0.05 s. Sa adaptive processing tulad ng autofocus, ang oras na ito ay maaaring tumaas nang malaki.
Teknikal na gawain
Bumuo ng RTS :
Uri ng RTS………………….eroplano;
Layunin. ……………Side-looking synthetic aperture radar;
Mga taktikal at teknikal na katangian ng binuo na RTS:
1 Pagsusuri ng mga teknikal na pagtutukoy
Sa mga radar ng sasakyang panghimpapawid, may mga mahigpit na paghihigpit sa mga sukat ng mga antenna, na pumipigil sa pagkamit ng resolusyon ng azimuth.
Upang malampasan ang balakid na ito, ginagamit ang isa sa dalawang pamamaraan na ipinatupad sa side-looking radar. Sa unang kaso, ang antena ay matatagpuan sa kahabaan ng fuselage, na ginagawang posible na makabuluhang taasan ang laki nito at sa gayon ay mapabuti ang resolution nito. Ang pangalawang paraan ay gumagamit ng artipisyal na pagtaas sa laki ng antenna dahil sa tinatawag na aperture synthesis.
Ayon sa mga teknikal na pagtutukoy, kinakailangan na bumuo ng isang radar na nakikita sa gilid ng sasakyang panghimpapawid na may sintetikong siwang. Sa gayong mga radar, ang isang malaking antenna ay naka-install nang walang galaw sa kahabaan ng fuselage ng sasakyang panghimpapawid. Ang sinag ng sistema ng antenna ay nakadirekta patayo sa axis ng sasakyang panghimpapawid. Karaniwang dalawang antenna ang naka-install, ang mga beam nito ay nakadirekta sa kanan at kaliwa ng direksyon ng paglipad. Ang pagtingin sa isang partikular na lugar ng ibabaw ng mundo ay nangyayari dahil sa paggalaw ng sasakyang panghimpapawid mismo sa panahon ng paglipad (Larawan 1).
 |
Figure 1 - Ang prinsipyo ng pagtingin sa espasyo sa isang direksyon na patayo sa axis ng sasakyang panghimpapawid.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng synthetic aperture radar (SAR) ay batay sa paglikha ng mga katumbas na aperture na may mas mabisang haba, na nakakamit gamit ang mga espesyal na paraan ng pagpoproseso ng signal, sa halip na pataasin ang mga pisikal na dimensyon ng aperture ng isang tunay na antenna. Gumagamit lamang ang SAR ng isang antenna-emitting element (isang tunay na antenna), na sunud-sunod na sumasakop sa isang posisyon sa landas ng paglipad. Sa bawat isa sa mga posisyong ito, ang mga signal ay inilalabas at natatanggap (Larawan 2).
Ang mga signal na makikita mula sa mga target, parehong ang amplitude at phase ng mga natanggap na signal, ay naka-imbak sa isang memory device,
Figure 2 - Ang prinsipyo ng pagbuo ng isang artipisyal (synthesized) na pagbubukas.
Matapos ang nagresultang pag-aalis ng elemento ng radiating sa pamamagitan ng isang halaga, ang mga signal sa memorya ng aparato ay nagiging halos kapareho sa mga signal na natanggap ng mga elemento ng tunay na linear array. Kung ang mga signal sa memorya ay pinoproseso gamit ang parehong algorithm tulad ng kapag bumubuo ng isang tunay na linear array, makukuha natin ang epekto ng pagtanggap ng mga signal sa isang malaking antenna (ang "aperture synthesis" na pamamaraan).
Bilang karagdagan, sa SAR, ang mga signal sa memorya ay maaaring mapili ayon sa saklaw at, kung kinakailangan, ang mga signal ng iba't ibang hanay ay maaaring iproseso sa iba't ibang paraan (pagtutok).
Kapag lumiko, ang sasakyang panghimpapawid ay nagsisimulang gumulong, na nagreresulta sa isang error sa pagsukat ng altitude. Upang maalis ang error, kinakailangan upang ayusin ang antena sa isang balancing device, bilang isang resulta kung saan ang pangunahing lobe ng pattern ng radiation ng antena ay nakadirekta patayo sa ibabaw ng lupa.
Karaniwan, ang side-view RTS ay gumagamit ng pulse-modulated signal.
Ang antenna ay may cosecant radiation pattern.
Upang hindi lumala ang mga aerodynamic na katangian ng sasakyang panghimpapawid, ang antena ay inilalagay sa ilalim ng isang espesyal na fairing na hindi makagambala sa pagpasa ng signal ng radyo. Sa mga kalkulasyon, kinakailangang isaalang-alang na ang sasakyang panghimpapawid ay matatagpuan sa iba't ibang uri ng ibabaw ng lupa, na may iba't ibang mga katangian ng mapanimdim.
2 Mga tampok ng pagbuo ng ilang sintetikong aperture radar unit.
Antenna
Tinutukoy ng pahalang na laki ng RSL antenna aperture ang linear azimuth resolution na halos makakamit sa isang synthetic na aperture radar. Kapag nagpoproseso ng mga signal, ipinapalagay na ang directivity ng isang tunay na antenna sa panahon ng paglipad ng isang sasakyang panghimpapawid ay nananatiling pare-pareho. Samakatuwid, kinakailangan na maging matatag ang pattern ng antenna upang ang mga natitirang beam oscillations ay makabuluhang mas maliit kaysa sa lapad ng pattern. Sa karamihan ng mga kaso, ang antenna ay naka-install sa gilid.
Transceiver
Sa isang synthetic na aperture radar, dapat itong magbigay ng mataas na pagkakaugnay ng signal. Dahil dito, ang mas mahigpit na mga kinakailangan ay ipinapataw sa katatagan ng dalas ng generator at mga parameter ng elemento. Ang output signal ng isang coherent radar ay ang boltahe sa output ng isang synchronous detector. Ang output signal ay isang bipolar video signal kung saan ang reference offset level ay tumutugma sa zero offset ng signal.
Signal recording at memorization.
Ang isang tampok na katangian ng SAR ay ang pangangailangan na kabisaduhin ang mga natanggap na signal, dahil ang mga signal na kinakailangan para sa pagbuo ng isang synthesized pattern ay natatanggap sa input hindi nang sabay-sabay, ngunit sa isang tiyak na agwat ng oras. Ang pagproseso ng mga nakaimbak na signal ay nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng mataas na resolution. Ang parehong signal ay ginagamit upang makabuo ng mga output signal para sa isang malaking bilang ng mga radar image point. Ang mga kinakailangan para sa kapasidad ng mga memory device ay napakataas. Ang mga high-resolution na radar ay nangangailangan ng malaking halaga ng memorya, kaya kadalasan ay gumagamit sila ng photographic memory device.
Ang Aperture synthesis (SA) ay isang paraan ng pagpoproseso ng signal na maaaring makabuluhang tumaas ang transverse linear na resolusyon ng radar na may kaugnayan sa direksyon ng ibaba at mapabuti ang detalye ng imahe ng radar ng lugar. Ginagamit ang SA para makakuha ng radar map (sa panahon ng pagmamapa), reconnaissance ng mga kondisyon ng yelo at sa iba pang mga sitwasyon. Sa mga tuntunin ng kalidad at detalye, ang mga naturang mapa ay maihahambing sa mga aerial na litrato, ngunit hindi tulad ng huli, maaari silang makuha sa kawalan ng optical visibility ng ibabaw ng lupa (kapag lumilipad sa itaas ng mga ulap at sa gabi).
14.1. Prinsipyo ng pagpapatakbo at disenyo ng radar na may SA
Ang detalye ng isang imahe ng radar ay nakasalalay sa linear na resolusyon ng radar. Kapag gumagamit ng mga polar coordinates, ang range resolution (radial resolution) ay tinutukoy ng mga parameter ng sounding signal, at sa transverse direction (tangential resolution) sa lapad ng radar bottom at ang distansya sa target (Fig. 14.1). Ang detalye ng imahe ng radar ng lugar ay mas mataas, mas maliit ito, i.e. depende ito sa laki (lugar) ng elemento ng resolution.
kanin. 14.1. Mga parameter na nagpapakilala sa detalye ng isang imahe ng radar
Dahil ang problema sa pagbabawas ay nalutas sa pamamagitan ng paggamit ng probing signal na may maikling tagal ng pulso o paglipat sa mga kumplikadong signal (frequency modulated o phase-shift keyed). Ang pagbabawas ay nangangailangan ng paggamit ng mga makitid na beam, dahil proporsyonal ito sa lapad ng beam, at (k ang wavelength; haba ng antena), na hindi maaaring mas malaki kaysa sa longitudinal na laki (haba) ng sasakyang panghimpapawid. Ang pangunahing paraan upang mapataas ang tangential resolution ay ang paggamit ng synthesis method sa mga radar
antenna aperture kapag gumagalaw ang sasakyang panghimpapawid. Kadalasan, ang mga radar na may SA ay ginagamit sa tinatawag na side-scan radar (Larawan 14.2).
Sa mga radar kung saan matatagpuan ang antenna sa kahabaan ng fuselage, mas malaki ang paayon na sukat ng fuselage ng sasakyang panghimpapawid, mas mataas ito. Dahil ang laki ng panloob na antenna ay limitado sa istruktura, ang detalye ng imahe sa mga radar na may mga antenna sa kahabaan ng fuselage ay bumubuti, kahit na ang pag-asa sa saklaw ay nananatili.
Ang isang mas radikal na landas ay humahantong sa mga synthetic na aperture radar (SAR) sa panahon ng pasulong na paggalaw ng sasakyang panghimpapawid.
kanin. 14.2. Mga pattern ng radar sa side-scan
Ang prinsipyo ng aperture synthesis. Hayaang ang isang linear phased array ng laki (aperture) (Fig. 14.3,a) ay binubuo ng mga emitter. Sa pamamagitan ng pagbubuod ng mga signal na natanggap ng mga feed, posible sa bawat sandali ng oras na makakuha ng isang phased array diagram na may lapad Kung upang matiyak ang isang ibinigay na lapad, posible na mag-synthesize ng isang phased array sa pamamagitan ng sunud-sunod na paglipat ng isang emitter (antenna. ) kasama ang aperture na ito sa isang tiyak na bilis ng V, tumatanggap ng mga signal na makikita mula sa target, iniimbak ang mga ito, at pagkatapos ay iproseso nang magkasama (Larawan 14.3, b). Sa kasong ito, isang linear antenna aperture na may mabisang laki at
Gayunpaman, ang lapad ng sinag ay nagdaragdag sa oras na ginugol sa synthesis at ang kagamitan ng radar ay nagiging mas kumplikado.
Hayaang gumalaw ang sasakyang panghimpapawid sa isang tiyak na taas na may pare-parehong bilis na V nang patuwid at kahanay sa ibabaw ng lupa (Larawan 14.4).
kanin. (4.3. Phased array antenna (a) at aperture synthesis circuit kapag ginagalaw ang emitter (b)
Ang isang antenna na may lapad sa ibaba at pinaikot 90° hanggang sa linya ng track ay sunud-sunod na dumadaan sa isang serye ng mga posisyon kung saan ito ay tumatanggap ng mga senyas na sinasalamin mula sa isang target na matatagpuan sa isang punto sa ibabaw ng mundo. Sa iba't ibang posisyon ng antenna (magkaiba), ang mga signal mula sa parehong punto ay naglalakbay ng iba't ibang distansya, na humahantong sa isang pagbabago sa mga phase shift ng mga signal na ito na dulot ng pagkakaiba ng landas Dahil ang signal ay naglalakbay nang dalawang beses (sa direksyon ng target at malayo sa ito), dalawang signal na natanggap sa mga katabing posisyon ng antenna , magkaiba sa yugto ng
Depende sa kung ang mga phase shift (nabuo sa mga segment) ay nabayaran o hindi kapag nagpoproseso ng mga natanggap na signal, ang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng mga nakatutok at hindi nakatutok na mga SAR Sa unang kaso, ang pagpoproseso ay nabawasan sa mga gumagalaw na antenna, nag-iimbak ng mga signal, na nagbabayad para sa mga phase shift at summing. signal (tingnan ang Fig. a sa pangalawa - sa parehong mga operasyon, ngunit walang kabayaran para sa mga phase shift.
kanin. 14.4. Ang hitsura ng phase shift sa panahon ng rectilinear motion ng isang sasakyang panghimpapawid sa panahon ng aperture synthesis
Tangential na resolusyon ng SAR. Ang hindi nakatutok na pagproseso ay nagbibigay ng pagdaragdag ng mga signal V, na may pagkakaiba sa mga yugto ng mga signal mula sa panlabas at gitnang mga elemento ng siwang Kung ipagpalagay natin na ang pinakamataas na halaga ay Mula sa Fig. 14.4 sumusunod samakatuwid, kung pagkatapos
Kaya, kapag nagsusuma ng mga signal sa isang seksyon ng tilapon na katumbas ng lapad ng synthesized beam pattern ay magiging
Sa kasong ito, ang tangential resolution ay nasa isang arbitrary na distansya sa target (Larawan 14.5).
kanin. 14.5. Pagdepende ng tangential resolution sa range sa isang conventional radar (1), sa isang unfocused radar na may SA (2) at sa isang focused radar na may SA (3)
Sa nakatutok na pagproseso, ang mga signal ay na-summed up sa seksyon ng paghahalo ng totoong antenna na naka-install sa sasakyang panghimpapawid, kung saan ang target na matatagpuan sa punto ay irradiated:
Sa kasong ito, ang lapad ng synthesized DNA
at tangential resolution
Structural diagram ng SAR. Ang batayan ng SAR ay coherent-pulse radar, na binuo ayon sa isang scheme na may panloob na pagkakaugnay-ugnay (Fig. 14.6).
Ang isang magkakaugnay na oscillator (CG) sa isang dalas ay nagsisilbi upang makabuo ng isang probing signal na may frequency sa isang single-sideband modulator Ang pinagmulan ng mga oscillations na may frequency ay isang radio frequency generator (RFG). Ang probing signal ay modulated ng isang pulse sequence mula sa modulator Ang power amplifier (PA) ay ang huling yugto ng transmitter. Ang pagpoproseso ng signal (memorization, phase compensation, summation) ay karaniwang ginagawa ng mga kumplikadong digital filter sa mababang frequency, kaya ang circuit ay nagbibigay ng mga quadrature channel, na ang bawat isa ay nagsisimula sa isang kaukulang phase detector. Ang pinagmumulan ng boltahe ng sanggunian para sa mga detektor ng phase ay isang magkakaugnay na lokal na oscillator (LOO). Ang mga signal ng quadrature channel (na nag-iimbak ng impormasyon ng phase) ay ipinapadala sa isang recording device o sa isang real-time digital processing (RDP) na device. Sa panahon ng pagpoproseso ng analog signal sa isang radar na may SA, ang impormasyon mula sa mga output ng quadrature phase detector ay inilalagay sa isang espesyal na aparato para sa pag-record, halimbawa, sa isang optical device para sa pag-record ng mga imahe sa photographic film mula sa screen ng isang cathode ray tube, modulated. sa liwanag
kanin. 14.6. Block diagram ng isang radar na may sintetikong siwang
mga glow spot. Ang pagproseso at pagpaparami ng impormasyon ay nangyayari sa ibang pagkakataon, pagkatapos ng pagproseso ng pelikula, na may pagkaantala sa oras (hindi sa totoong oras).
Sa digital na pagpoproseso ng signal, ang nagreresultang impormasyon ay nakukuha kaagad sa panahon ng pagproseso sa real time.
Mga prinsipyo ng pagpoproseso ng signal sa SAR. Para sa anumang uri ng pagproseso, kinakailangang kabisaduhin ang isang frame ng impormasyon tungkol sa mga target na signal.
Ang mga sukat ng frame ay itinakda sa azimuth sa pamamagitan ng epektibong halaga ng synthesized aperture at sa hanay (Larawan 14.7a).
Dahil ang mga signal na natanggap sa bawat posisyon ng antena ay dumating sa input ng receiver mula sa distansya ng pagtingin nang sunud-sunod sa oras, sila ay naitala din nang sunud-sunod sa bawat isa sa mga azimuthal na channel, na kung saan ay karaniwang ipinapakita ng mga arrow sa Fig. 14.7, b. Sa kasong ito, nabuo ang isang frame ng imahe na naaayon sa lugar ng lupain na may mga sukat na Kumuha ng impormasyon tungkol sa angular na posisyon ng target, i.e. tungkol sa x coordinate kapag ang pag-synthesize ng isang aperture ay posible lamang sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga signal na ipinapakita mula sa target na ito, na naitala sa pagitan ng synthesis Samakatuwid, ang impormasyon mula sa recording device ay binabasa nang sunud-sunod sa bawat isa sa mga channel ng hanay (Fig. 14.7c).
kanin. 14.7. Kabisadong terrain frame (a): diagram ng recording (b) at pagbabasa (c) sitaps
Pinoproseso ang signal sa SAR. Hayaang gumana ang radar sa pulse mode. Pagkatapos, sa panahon ng pag-uulit, ang antenna ay nagbabago ng isang segment
Upang maiwasang mawala ang target na may tulad na antenna offset, kailangan namin iyon sa Fig. 14.8. Sa kasong ito, ang isang frame ng imahe na tumutugma sa lugar ng lupain ay nabuo na may mga sukat at Kumuha ng impormasyon tungkol sa angular na posisyon ng target, i.e. tungkol sa x coordinate kapag ang pag-synthesize ng isang aperture ay posible lamang sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga signal na ipinapakita mula sa target na ito, na naitala sa pagitan ng synthesis Samakatuwid, ang impormasyon mula sa recording device ay binabasa nang sunud-sunod sa bawat isa sa mga channel ng hanay (tingnan ang Fig. 14.7, a) . Ipagpalagay natin ngayon na siya ay hindi gumagalaw at ang target
kanin. 14.8. Kinematics ng mutual mixing at isang point target
gumagalaw na may kaugnayan dito na may parehong bilis V (Larawan 14.9,a). Simula sa countdown mula sa sandaling ang target (punto M) ay dumaan sa gitna ng siwang at nagbibilang, mayroon kaming
Kapag dumaan ang isang target sa pattern ng radiation, nagbabago ang Doppler frequency shift (Fig. at phase (Fig. 14.9, c) ayon sa mga batas:
Tandaan na ang mga coefficient para sa constant sa flight "k at V ay nakasalalay sa; samakatuwid, ang pagpoproseso ng signal ay multi-channel sa saklaw.
Ang kumplikadong amplitude ng mga sinasalamin na signal sa panahon ng aperture synthesis ay maaaring ilarawan bilang
kanin. 14.9. Scheme ng pagbuo ng radial velocity vector (a); ang likas na katangian ng pagbabago sa dalas ng Doppler (b) at yugto (c) ng signal kapag lumilipad sa ibabaw ng target
Sa isang pulse radar, ang signal ay dumarating sa mga discrete na sandali sa oras, kaya Pagkatapos
Ang mga discrete na bahagi ng signal (14.4) ay dapat tandaan sa pagitan ng oras , kung saan
Algorithm para sa pagpoproseso ng signal sa SAR. Para sa pinakamainam na pagproseso ng signal (14.4), kinakailangan ang isang filter na may impulse response
Ang aperture synthesis ay isang teknikal na pamamaraan na nagbibigay-daan sa iyong makabuluhang taasan ang resolution ng isang radar sa isang direksyon na nakahalang patungo sa direksyon ng paglipad at makakuha ng isang detalyadong larawan ng isang mapa ng radar ng lugar kung saan lumilipad ang sasakyang panghimpapawid. Ang paraan ng pagbuo ng naturang mapa ay tinatawag na pagmamapa at ginagamit, halimbawa, sa survey at comparative navigation system, upang makakuha ng mga mapa ng lugar, at sa iba pang mga sitwasyon. Sa mga tuntunin ng kalidad at detalye, ang mga naturang mapa ay maihahambing sa mga aerial na litrato, ngunit hindi katulad ng huli, maaari silang makuha sa kawalan ng optical visibility ng ibabaw ng lupa (sa panahon ng paglipad, sa itaas ng mga ulap). Ang detalye ng isang imahe ng radar ay nakasalalay sa linear na resolusyon ng radar. Sa direksyon ng radial na nauugnay sa radar, ang linear na resolution, ibig sabihin, ang range resolution dR, ay tinutukoy ng sounding signal, at sa transverse na direksyon (tangential resolution) dl - sa pamamagitan ng lapad ng radar bottom at ang distansya sa target (Larawan 2.1). Kung mas maliit ang dR at dl, mas mataas ang detalye ng imahe ng radar ng lugar.
Figure 2.1 Mga parameter na nagpapakilala sa detalye ng imahe ng radar
Figure 2.2 Mga pattern ng side-scan ng radar
Ang problema sa pagbabawas ng HR ay nalulutas sa pamamagitan ng paggamit ng probing signal na may maikling tagal ng pulso o sa pamamagitan ng paglipat sa mga kumplikadong signal (frequency modulated o phase-shift keyed). Gayunpaman, ang pagbabawas ng dl ay hindi napakadaling makamit. dahil ang dl ay proporsyonal sa hanay ng R sa target at sa lapad ng ibaba, at sa pahalang na eroplano, kung saan ang l ay ang haba ng daluyong, at ang ba ay ang paayon na sukat (haba). Ang mga pangunahing paraan upang mapataas ang tangential resolution ay ang paggamit ng mga radar sa kahabaan ng mga fuselage antenna at ang synthesis ng antenna aperture kapag gumagalaw ang sasakyang panghimpapawid.
Ang unang landas ay humantong sa pagbuo ng tinatawag na side-scan radar (Figure 2.2). Sa ganitong mga radar, mas malaki ang longitudinal na dimensyon df ng fuselage ng sasakyang panghimpapawid, mas mataas ang tangential resolution. Dahil ang lf ay mas malaki kaysa sa fuselage diameter df, kung saan ang laki ng antenna da ay karaniwang nakasalalay, ang detalye ng imahe sa mga radar na may kasamang fuselage antenna ay bumubuti, bagama't nananatili ang pagdepende sa hanay.
Ang pangalawa, mas radikal na landas ay humahantong sa RSA sa panahon ng pasulong na paggalaw ng sasakyang panghimpapawid.
Ang prinsipyo ng aperture synthesis. Hayaan ang isang linear phased array ng laki (aperture) L (Figure 2.3, a) na binubuo ng N+1 emitters. Sa pamamagitan ng pagbubuod ng mga signal na natanggap ng mga irradiator, posibleng makakuha ng isang phased array diagram na may lapad na . Kung kinakailangan na magbigay ng isang naibigay na target, posible na mag-synthesize ng isang phased array sa pamamagitan ng sunud-sunod na paglipat ng isang emitter kasama ang aperture na ito sa isang tiyak na bilis V, pagtanggap ng mga signal na makikita mula sa target, pag-iimbak ng mga ito, at pagkatapos ay iproseso ang mga ito nang sama-sama (Figure 3.6). Sa kasong ito, ang isang aperture ng isang linear antenna na may epektibong laki L at isang beam pattern width cs = l/L ay na-synthesize gayunpaman, ang oras na kinakailangan para sa synthesis tc = L/V ay tumataas at ang radar equipment ay nagiging mas kumplikado.
Figure 2.3 Phased array antenna (a) at aperture synthesis circuit kapag inililipat ang feed (b)
Hayaang lumipat ang sasakyang panghimpapawid sa isang tiyak na taas na may pare-parehong bilis na V nang patuwid at kahanay sa ibabaw ng lupa (Larawan 2.4).
Figure 2.4 Ang relatibong posisyon ng target at sasakyang panghimpapawid sa panahon ng sintesis ng siwang.
Ang antena ay may lapad sa ibaba tsa at pinaikot 90° sa linya ng track, sunod-sunod na pumasa sa isang serye ng mga posisyon i = --N/2; ...; --2; --1; 0; +1; +2; . . . +N/2, kung saan ito ay tumatanggap ng mga signal na ipinapakita mula sa isang target na matatagpuan sa punto M sa ibabaw ng mundo. Sa iba't ibang posisyon ng antenna (sa magkaibang i), ang mga signal mula sa parehong punto ay naglalakbay ng iba't ibang distansya, na humahantong sa pagbabago sa mga phase shift ng mga signal na ito na dulot ng pagkakaiba ng signal path?R. Dahil ang signal ay dumadaan sa R dalawang beses; sa direksyon ng target at malayo dito, pagkatapos ay dalawang signal na natanggap sa mga katabing posisyon ng antenna ay naiiba sa yugto sa pamamagitan ng:
Depende sa kung ang phase shift Dc sa mga segment na DRi ay nabayaran o hindi kapag nagsusuma ng mga signal, ang nakatutok at hindi nakatutok na SAR ay nakikilala. Sa unang kaso, ang pagproseso ay bumababa sa paglipat ng mga antenna, pag-iimbak ng mga signal, pag-compensate para sa mga phase shift at summing signal (tingnan ang Figure 2.3, b), at sa pangalawa - sa parehong mga operasyon, ngunit walang bayad para sa mga phase shift.
Structural diagram ng SAR. Ang batayan ng SAR ay coherent-pulse radar, na binuo ayon sa isang scheme na may panloob na pagkakaugnay-ugnay (Figure 2.5). Ang magkakaugnay na CG generator sa frequency fp.ch ay nagsisilbing bumuo ng probing signal na may frequency fо+fp.ch sa isang single-sideband modulator. Ang pinagmulan ng mga oscillation na may frequency fо ay ang frequency distribution. Ang probing signal ay modulated sa pamamagitan ng isang pulse sequence mula sa modulator M. Ang PA power amplifier ay ang huling yugto ng transmitter. Ang pagpoproseso ng signal (memorization, phase compensation, summation) ay karaniwang ginagawa sa mababang frequency. Samakatuwid, ang circuit ay nagbibigay ng mga quadrature channel, ang bawat isa ay nagsisimula sa isang kaukulang phase detector. Ang reference na mapagkukunan ng boltahe para sa mga detektor ng phase ay isang magkakaugnay na lokal na oscillator KG. Ang mga signal mula sa mga quadrature channel (na nag-iimbak ng impormasyon ng phase) ay ipinadala sa isang analog na US recording device o sa isang real-time na processing device ng USS.
Figure 2.5 Block diagram ng isang sintetikong aperture radar
Mga prinsipyo ng pagpoproseso ng signal sa SAR. Para sa anumang uri ng pagproseso, kinakailangan ang frame-by-frame na imbakan ng impormasyon tungkol sa mga target. Ang mga sukat ng frame ay itinakda sa azimuth sa pamamagitan ng epektibong halaga ng synthesized aperture LEf at ang viewing range na Rmin. . . Rmax (Larawan 2.6, a). Dahil ang mga signal na natanggap sa bawat posisyon ng antenna ay dumating sa input ng receiver mula sa viewing distance nang sunud-sunod sa oras, ang mga ito ay naitala nang sunud-sunod sa bawat isa sa N+1 azimuth channel, na conventional na ipinapakita ng mga arrow sa Figure 2.6, b. Sa kasong ito, nabuo ang isang frame ng larawan na may mga sukat na xk at Rx na naaayon sa lugar ng lupain. Posibleng makakuha ng impormasyon tungkol sa angular na posisyon ng target, ibig sabihin, tungkol sa x coordinate, kapag synthesize ang aperture lamang sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga signal na makikita mula sa target na ito, na naitala sa pagitan ng synthesis LEf. Samakatuwid, ang impormasyon mula sa recording device ay binabasa nang sunud-sunod sa bawat isa sa mga n range channel (Larawan 2.6, c).
Figure 2.6 Memorized terrain frame (a), diagram ng recording (b) at reading (c) signal
Ang antenna aperture synthesis ay isa sa mga pinaka-promising na lugar ng pag-unlad ng radar, na lumitaw noong huling bahagi ng 50s at agad na nakakuha ng malawakang atensyon. Ang pangunahing bentahe ng direksyon na ito ay isang maramihang (1000 o higit pang beses) na pagtaas sa angular na resolusyon ng radar. Tinitiyak nito ang posibilidad ng radio vision ng mga radar object at pagtuklas ng maliliit na bagay, pagdaragdag ng katumpakan ng target na pagtatalaga at noise immunity ng radar. Sa unang yugto ng pag-unlad ng lugar na ito, ang mga pangunahing tagumpay ay nakamit sa makabuluhang pagtaas ng pagiging epektibo ng air at space reconnaissance. Kasunod nito, nagsimulang gamitin ang mga pamamaraan ng aperture synthesis sa mga reconnaissance at strike complex, multifunctional aircraft radar para sa pag-detect ng maliliit at grupong target at pagturo ng mga guided na armas sa kanila, sa mga nakaplanong surveillance radar, electronic reconnaissance at navigation system.
Mayroong dalawang yugto sa pagbuo ng teorya at pagsasanay mula sa radar hanggang sa radio vision.
Sa unang yugto, salamat sa paggamit ng broadband (100 MHz o higit pa) na probing signal, posibleng magbigay ng mataas na resolution sa pagkaantala ng signal at, bilang kinahinatnan, mataas na resolution sa saklaw (ilang metro o mas mahusay). Ang resolusyon ng saklaw ay ibinibigay ng
Lapad ng spectrum ng probing signal.
- haba ng daluyong ng radar; c 1 - laki ng antena,
Pagbuo ng pattern ng isang tunay na antenna. Upang ipaliwanag ang prinsipyo ng synthesis ng aperture, isaalang-alang muna namin ang pagbuo ng pattern ng radiation ng isang tunay na antena, na tumutukoy sa resolusyon kasama ang angular coordinate ng isang maginoo na radar.
Hayaang magkaroon ng linear antenna aperture ng laki d kung saan bumagsak ang isang eroplanong electromagnetic wave sa isang anggulo na 0 (Fig. 2.1), i.e. Ang antenna ay tumatanggap.
Ang ibig sabihin ng aperture (pagbubukas) ay bahagi ng antenna na kasangkot sa paglabas o pagtanggap ng isang electromagnetic wave. Ang harap ng alon ay isang ibabaw ng pantay na mga yugto. Sa kasong isinasaalang-alang, ito ay isang eroplano. Ang yugto ng electromagnetic wave sa kahabaan ng aperture (X axis) ay tinutukoy ng pagkaantala ng wave front na nauugnay sa gitna ng aperture:
kung saan ang r(x) ay ang distansya mula sa harap ng alon hanggang sa puntong x sa siwang.
Ang pattern ng radiation ay nabuo bilang isang resulta ng in-phase na pagsusuma ng isang insidente ng electromagnetic wave sa aperture:
Electromagnetic wave intensity.
Ang normalized na pattern ng radiation sa kasong ito ay katumbas ng
sa antas na 0.7 o, ano ang pareho, 0.5 sa kapangyarihan:
Kapag ang isang antenna ay nagpapatakbo hindi lamang para sa pagtanggap, kundi pati na rin para sa paghahatid, ang pattern ay tinutukoy bilang
at ang katumbas na lapad ng sinag para sa paghahatid at pagtanggap
Sa isang mas pangkalahatang kaso, tinutukoy ng antenna aperture ang volume ng nasuri na space-time signal, na kumakatawan sa pag-asa ng lakas, phase at polarization ng electromagnetic field sa spatial coordinates at oras. Kaya, ang aperture ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga geometric na sukat ng nasuri na dami ng electromagnetic wave, oras ng pagsusuri, polariseysyon at mga parameter ng dalas. Sa kasong ito, ang resolution sa kahabaan ng angular coordinate ay tinutukoy ng pagbabago sa space-time signal sa antenna aperture depende sa angular na posisyon ng electromagnetic wave source.
Ang mga kilalang halimbawa ng naturang space-time na signal ay mga volumetric holographic lens at synthesized apertures.
Aperture synthesis. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga synthesized (artipisyal) na aperture at conventional (real) antenna aperture ay ang synthetic na aperture (SA) ay nabuo nang sunud-sunod sa oras. Sa anumang naibigay na sandali, ang pagtanggap ng isang electromagnetic wave ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang tunay na siwang, at ang synthesized na siwang ay resulta ng isang sunud-sunod na pagtanggap ng isang electromagnetic wave sa pamamagitan ng isang tunay na siwang sa magkaibang posisyon nito na nauugnay sa pinagmulan ng electromagnetic wave. Isaalang-alang natin ang proseso ng synthesis gamit ang halimbawa ng pagbuo ng isang rectilinear SAR aperture (Larawan 2.2).
Ang pattern ng pagtanggap ng radiation nito ay tinutukoy sa parehong paraan tulad ng pattern ng tunay na siwang. Wave phase incursion sa pagitan ng dalawang posisyon ng isang tunay na antenna sa isang trajectory
dalawang beses na mas malaki kaysa sa isang maginoo na siwang, na dahil sa dobleng pagpasa ng electromagnetic wave sa layo na r (sa panahon ng paghahatid at pagtanggap). Bilang resulta, ang lapad ng pattern ng radiation ng isang synthesized na siwang ng SAR ng ganitong uri ay mas maliit kaysa sa isang tunay na siwang ng parehong laki:
Ang pangunahing resulta ng synthesis ng aperture ay ang laki ng aperture ay tumaas ng N beses kumpara sa laki ng tunay na siwang.
nabuo ang synthesized aperture bilang resulta
ginagalaw ang totoong antenna. Sa kasong ito, ang epekto ay nakamit sa pamamagitan ng pagtaas ng dami ng nasuri na larangan sa espasyo at oras.
Mga pangunahing katangian ng isang synthesized aperture. Isaalang-alang natin ang mga pangunahing katangian ng synthesized aperture.
para sa on-board na sasakyang panghimpapawid at mga sistema ng espasyo. Ang mga karaniwang halaga para sa mga kamag-anak na laki ng mga aperture ng iba't ibang mga sistema ay ang mga sumusunod:
Dahil sa malaking sukat ng SAR aperture, posibleng makakuha ng mataas na linear resolution sa angular coordinates sa mahabang hanay:
Ang synthesized aperture ay nabuo bilang isang resulta ng pagtanggap at pagproseso ng mga signal na makikita mula sa target, i.e. tinutukoy ng synthesized aperture ang pattern para lamang sa pagtanggap. Ang pattern ng paghahatid sa panahon ng synthesis ng aperture ay tinutukoy ng pattern ng tunay na antenna. Ang polarization at frequency properties ng SA ay tinutukoy din ng aktwal na antenna.
Kapag nag-synthesize ng aperture, isang elemento ng antenna lamang (tunay na antenna) ang maaaring gumana (naglalabas, tumanggap) sa isang pagkakataon. Sa kasong ito, ang mga problema sa electrodynamic ay hindi lumitaw sa panahon ng pagbuo ng buong aperture, dahil walang pakikipag-ugnayan ng mga elemento sa electromagnetic field. Ang gawain ng pag-synthesize ng aperture at pagbuo ng pattern ng radiation ay talagang bumababa sa pagbuo ng mga algorithm at ang kanilang pagpapatupad ng trajectory signal processing processor. Tulad ng para sa isang tunay na antena, ang pattern ng isang synthesized aperture ay ang pagdepende ng signal sa output ng processor sa angular coordinate ng isang point source ng radiation o re-emission (sa kaso ng aktibong SAR).
Ang pattern ay maaaring single-beam, multi-beam, monopulse, adaptive, atbp.
Ang mga SAR observation object sa karamihan ng mga kaso ay matatagpuan sa intermediate zone (Fresnel zone) ng aperture, at hindi sa malayong zone, tulad ng karamihan sa mga totoong antenna. Para sa malayong field na pagtanggap, ang wave front sa aperture ay ipinapalagay na flat. Habang tumataas ang laki ng aperture (o bumababa ang distansya sa bagay), hindi na maaaring pabayaan ang sphericity ng wave front. Karaniwan ang kondisyon sa malayong larangan ay isinusulat bilang
Para sa isang tunay na on-board radar antenna, ang hangganan ng malayong zone ay humigit-kumulang 100 m, at kapag na-synthesize ito ay umaabot sa libu-libong kilometro. Samakatuwid, sa SAR, kapag nagpoproseso ng isang trajectory signal, kinakailangang isaalang-alang ang sphericity ng phase front ng electromagnetic wave. Sa pinakasimpleng SAR, kapag maliit ang laki ng SA, hindi isinasaalang-alang ang curvature ng electromagnetic wave front. Ang mode na ito ay tinatawag na Doppler beam narrowing (DBT), at ang pagtaas ng resolution ay maliit (10...30) beses.
Isinasaalang-alang ang sphericity ng wave front kapag pinoproseso ang trajectory signal ay tinatawag na tumututok, at ang aperture, nang naaayon, ay tinatawag na nakatutok na siwang. Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 2.3 ang field distribution ng unfocused (DOL) (a) at focused (b) apertures sa intermediate at far zones ng pattern.
Sa pagtutok ng distansya, i.e. kapareho ng isang conventional far-field antenna. Maaari nating sabihin na ang proseso ng pagtutok ay naglilipat ng mga itinuro na katangian ng siwang mula sa malayong zone patungo sa intermediate zone.
Dahil ang sphericity ng harap ng alon ay nakasalalay sa distansya sa bagay, ang ibang batas sa pagtutok ay kinakailangan para sa iba't ibang mga distansya, i.e. Upang matiyak ang pagtutok ng SA, kailangan ang isang multi-channel range-wise algorithm para sa pagproseso ng trajectory signal.
Salamat sa pagtutok, ang SA ay hindi lamang nagbibigay ng angular kundi pati na rin ang range resolution sa intermediate zone, kahit na may modulated na signal. Gayunpaman, ito ay kadalasang maliit, at ang range resolution ay ibinibigay sa pamamagitan ng modulate ng probing signal.
Ang pangunahing pinagmumulan ng mga error - incoherence ng trajectory signal - ay mga phase instabilities ng transceiver modules, trajectory instabilities ng SAR carrier at instabilities ng electromagnetic wave propagation medium. Kaya, ang pinahihintulutang error sa pag-alam sa tilapon ng antena ay katumbas ng ilang milimetro (sa hanay ng sentimetro ng electromagnetic wave). Nangangailangan ito ng mga espesyal na hakbang upang mabayaran ang mga error na ito gamit ang mga micro-navigation system at autofocus algorithm.
Ang mga katangian ng enerhiya ng SA (signal/internal noise ratio) ay tinutukoy ng nakuha ng totoong antenna at ang synthesis time, i.e. oras ng magkakaugnay na akumulasyon ng mga signal. Ang kaligtasan sa ingay mula sa panlabas na aktibo at passive na interference ay tinutukoy ng parehong pattern ng tunay na antenna at ang mga katangian ng direksyon ng SA, i.e. spatial na pagpili ng interference.
Sa katunayan, sa bawat posisyon ng antenna sa panahon ng aperture synthesis, ang kapangyarihan ng natanggap na signal ay tinutukoy ng lakas ng radiation at ang nakuha ng antenna, at ang in-phase na pagdaragdag ng mga signal na ito sa panahon ng synthesis ay katumbas ng akumulasyon ng enerhiya ng signal sa panahon ng synthesis sa isang pare-pareho ang parang multo na kapangyarihan ng panloob na ingay. Bilang karagdagan, posible ang pagpili ng angular na may paggalang sa mga pinagmumulan ng panlabas na panghihimasok, ang pagiging epektibo nito ay nakasalalay sa mga pattern ng tunay at synthesize na mga aperture.
Ang kamag-anak na paggalaw ng antenna at ang bagay na kinakailangan upang mabuo ang SA ay maaaring magawa sa pamamagitan ng iba't ibang pamamaraan. Ang pagbuo ng isang SA bilang resulta ng paggalaw ng isang antena na may nakatigil na bagay ay tinatawag na direktang synthesis, at ang pagbuo ng isang SA bilang resulta ng paggalaw ng isang bagay at isang nakatigil na antena ay tinatawag na inverse synthesis. Sa kasong ito, posibleng bumuo ng SA bilang resulta ng pag-ikot ng bagay, na katumbas ng paggalaw ng antenna sa paligid ng bagay.
Ang paggamit ng hindi isa, ngunit maraming mga antenna nang sabay-sabay sa proseso ng synthesis ay ginagawang posible na mag-synthesize hindi lamang linear, kundi pati na rin ang mga flat at volumetric na SA.
na kumakatawan sa isang napakahirap na gawain para sa on-board na mga digital na computer. Sa mga kondisyon ng lupa, ang problemang ito ay matagumpay na nalutas ng isang optical processor, na gumagamit ng pag-record ng trajectory signal sa photographic film at analog signal processing gamit ang isang magkakaugnay na optical system.
Ang aperture synthesis ay nangangailangan ng isang tiyak na oras, na humahantong sa pagkaantala ng impormasyon sa SAR. Ang pinakamababang pagkaantala ng impormasyon ay tinutukoy ng oras ng synthesis, i.e. oras ng pagbuo ng SA. Kadalasan ito ay tenths - mga yunit ng segundo. Ang maximum na pagkaantala ay tinutukoy na isinasaalang-alang ang oras ng pagpapatupad ng synthesis algorithm ng kaukulang processor para sa pagproseso ng mga signal ng tilapon. Ang mga ground-based na optical processor ay may pinakamataas na latency. Binubuo ito ng oras ng paglipad ng sasakyang panghimpapawid sa SAR operating area, ang oras ng pagbabalik sa base, ang oras ng paghahatid ng photographic film na may pagtatala ng mga signal ng trajectory sa laboratoryo, ang oras ng photochemical processing ng pelikula, optical processing at pag-record ng imahe sa pangalawang photographic na pelikula, at, sa wakas, photochemical processing ng pangalawang pelikula. Ang oras na ito ay maaaring umabot ng ilang oras.
