Ключевые слова: радиолокация, радиолокационные станции, апертура
Радиолокация — область науки и техники, которая занимается обнаружением и распознаванием объектов с помощью радиоволн и определения их различных свойств, таких как местоположение и параметры движения в пространстве.
Радиолокационные станции используются для получения изображений поверхности земли с помощью датчиков работающих в различном диапазоне электромагнитного спектра.
Радиолокационные станции имеют существенное преимущество перед похожими технологиями, такими как радиометры, относящиеся к пассивным датчикам [2]:
– Независимость полученных данных от погодных условий и времени суток.
– Возможность широкого обзора на больших дальностях при высокой разрешающей способности.
– Легкость управления и изменения параметров станций, таких как положение и размер зоны обзора, разрешающую способность и форму представления информации.
Принцип действия радиолокаторов состоит в рассеивании радиоволн объектами, обладающими электрическими характеристиками, которые отличаются от соответствующих характеристик окружающей среды. Интенсивность рассеивания радиоволн зависит от различия электрических характеристик среды и объекта, формы объекта, соотношению размера объекта 
и длины волны 
, поляризации радиоволны и другое.
С помощью приемной антенны и приемного устройства можно принять часть рассеянного сигнала, обработать его, преобразовать и усилить. Конструкция простейших радиолокаторов включает в себя передатчик, формирующий и передающий радиоволну, предающую антенну, которая излучает эти радиоволны, принимающая антенна для отраженных сигналов, радиоприемник, усиливающий и преобразующий сигналы, и выходного устройства, обрабатывающего отраженные сигналы. [1]
Виды радиолокаций и радиолокационных систем.
Радиолокация по принципу действия делится на три вида: активная, активная с активным ответом и пассивная. Каждая из них отвечает за способ получения сигнала, отраженного от объекта.
Активная радиолокация (рис.2, а) характеризуется тем, что обнаруживаемый объект не является источником радиосигналов. В станциях, работающих по такому принципу, передатчик формирует сигнал, которым антенна облучает цель. Приемник улавливает отраженный сигнал, преобразует его и передает на выходное устройство, которое измеряет и вычисляет координаты до объекта.
Активная радиолокация с активным ответом (рис.2, б) отличается от предыдущего вида тем, что обнаруживаемый объект оснащен ответчиком. Таким образом, передатчик радиолокатора генерирует сигнал и, с помощью антенны, облучает необходимый объект. На этом объекте стоит приемник сигнала, при получении которого формируется ответный сигнал, отправляемый передатчиком объекта обратно к радиолокатору. Этот вид радиолокации обладает некоторыми неоспоримыми достоинствами перед предыдущим видом, такие как:
– Повышенная помехоустойчивость линии передач информации, за счёт кодирования запросов и ответов.
– Возможность передачи дополнительной информации
– Увеличение дальности действия, за счет усложнения РЛС
Последним видом является пассивная радиолокация (рис.2, в), характеризующаяся решением задачи поиска объекта, излучающего радиоволны. В данном случае имеют место две ситуации: когда объект излучает радиоволны с помощью установленного радиопередатчика, сигналы которого его и улавливает пассивная радиолокационная станция, и когда принимается естественное излучение объекта, возникающее при его температуре выше абсолютного нуля или при его температурном контрасте с окружающей средой. Этот вид радиолокации обладает такими достоинствами, как простота и высокая помехоустойчивость.
В свою очередь радиолокационные системы тоже делятся на разные виды по характеру размещения частей аппаратуры в пространстве. Они делятся на однопозиционные, бистатические (двухпозиционные) и многопозиционные.
Однопозиционные РЛС характеризуются тем, что весь комплекс располагается в одном месте и не может быть разнесен. Они могут быть реализованы как в активном виде радиолокации, так и в пассивном.
Бистатические системы определяются тем, что модуль передатчика и модуль приемника находятся в разных точках пространства, основаны на активном виде радиолокации.
Многопозиционные РЛС в общем случае объединяют однопозиционные, бистатические и пассивные станции, находящиеся в различных точках пространства. Сами они делятся в зависимости от использования фазовой информации на пространственно-когерентны, с кратковременной пространственной когерентностью и пространственно-некогерентные.
Последние два типа характеризуются разнесенной радиолокацией, т. е. они могут функционировать как совместно, так и раздельно, так как их аппаратура разнесена в пространстве.
Синтезирование радиолокационных изображений
Современные радиолокаторы зачастую используют в космических спутниках для получения изображения земной поверхности, вне зависимости от погодных явлений и времени суток. Поэтому ставится задача синтезирования изображения в зависимости от полученных отраженных сигналов.
Рис. 3. Вид схемы радиолокационного обзора поверхности с космической платформы
Как правило, радиолокаторы, установленные на борту орбитальной платформы, работают в импульсном режиме, когда передающая и принимающая антенны совмещены и поочередно то излучают, то принимают сигналы перпендикулярно направлению полета. Сам сигнал для синтеза изображения используется в виде последовательности коротких импульсов, проходящих по поверхности зона обзора от ближнего к дальнему краю. Разрешение определяется шириной спектра зондирующих импульсов. Развертка изображения производится в интервале времени между подачей сигнала и получения отклика от земной поверхности.
Для разных типов радиолокаторов существенно разные принципы формирования изображений: они разные для когерентных и некогерентных типов.
Под пространственной когерентностью понимается способность сохранять жесткую связь фаз при разнесенных позициях. Когда же сигнал некогерентный, РЛС обрабатывает сигнал после его получения, но до объединения в пункте обработки информации.
Поэтому некогерентные радиолокаторы, регистрирующие только амплитуду отраженного от земли сигнала, получают отклик от земли по всей дорожке дальности вместе.
В современном мире для детальной съемки используются когерентные радиолокаторы с синтезированной апертурой. В таких устройствах регистрируется не только амплитуда отраженного сигнала, но и его фаза. Совокупность зарегистрированных за время прохождения спутника с антенной по орбите импульсных откликов рассматривается как электромагнитное поле на апертуре синтезированной антенны. Процесс обработки этих сигналов называется синтезом апертуры. Оно позволяет многократно сузить ширину антенного луча, что улучшает разрешение по азимуту и детальность радиолокационного изображения местности. Синтезирование апертуры используется для получения радиолокационной карты, разведке радиолокационной обстановки и других ситуациях. По качеству эти карты сравнимы с аэрофотоснимками, но они не зависят от погодных условий и времени суток.
Литература:
- Бакулев П. А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. — М.: Радиотехника, 2004, — 320 с.
- И. В. Елизаветин, Теория радиолокационной космической съемки и обработки радиолокационных снимков.
