3.4. Пример синтеза апертуры на спутнике "Сисат", сша, 1978 [41]

Высота полета - около 800 км, скорость - 6,6 км/с. Размер антенны - 2,2 х 10,7 м². Длина волны = 0,235 м. Обзор боковой a₀ =90°. Луч антенны, расположенный в плоскости нормальной траектории спутника, откло­нен от нормали к поверхности Земли на угол 23°. Полоса частот П = 19 МГц. Время когерентного накопления Т = 0,68 с. Импульсы излучаются с частотами следования 1463, 1537 и 1645 Гц. Некогерентное накопление пол­учаемых на указанных частотах данных снижает роль флюктуаций вторичного излучения элементов разрешения просматриваемой местности. Все эти частоты удовлетворяют условию (3,9) и обеспечивают, кроме того, однозначность из­мерения дальности просматриваемой поверхности Земли в полосе наблюдения 100 км. Меры разрешающей способности поперек и вдоль линии пути опреде­ляются соотношениями (3.7) и (3.10). Реальную разрешающую способность оценивают величиной квадрата со сторонами 25 х 25 м². Время накопления Т < Т_мах и длина синтезированного раскрыва vT= 6,6·0,68= 4,5 км несколько менее потенциально возможных. Поэтому и расчетная мера разрешающей способности вдоль линии пути примерно втрое превышает потенциально воз­можную, определенную по формуле (3.7):

3.5. Обратный (инверсный) синтез апертуры и формирование дальностно-угловых портретов

Может проводиться в режимах слежения РЛС за выделенными целями. Как и в случае прямого синтеза, могут формироваться сфокусированные и несфокусированные синтезированные раскрывы [40, 41, 66].

Возможны, по-прежнему, пространственная, частотная и временная трак­товки повышенного углового разрешения. Поворот а линии визирования от­носительно оси характеристики направленности антенны локатора заменяется поворотом а вектора скорости цели относительно линии визирования, в обоих случаях за конечное время -Т/2≤ t ≤ Т/2. Согласованная угловая разрешающая способность синтезированного раскрыва равна, как и ранее,

От нее переходят к линейной разрешающей способности. Однако вместо разрешающей способности вдоль линии пути Δr_прод вводится линейная разре­шающая способность в плоскости, поперечной линии визирования,

(3.11)

где r_но - по-прежнему наклонная дальность.

Поскольку – это скорость поворота цели относительно линии визирования, то произведение ее на время Т дает соответствующее изменение а(Т) угла а. Следовательно, справедливо также соотношение

(3.12)

Для осуществления фокусировки изображения поступательно движущейся цели возможны различные методы (см. также разд. 3.6).

Возможно, в частности, адаптивное фазирование по типу метода внешней когерентности. Пусть, например, из разрешаемых по дальности элементов це­ли алгоритмически выделяется некий доминирующий элемент [40], удовлетво­ряющий требованиям достаточной интенсивности отраженного сигнала и устойчивости амплитуды на протяжении пачки импульсов. Частотно-фазовая моду­ляция сигнала от этого элемента используется для демодуляции сигналов от остальных элементов. Разрешение в плоскости, поперечной линии визирования, обеспечивается после этого путем спектрального анализа, как и при пря­мом синтезе. При широких полосах П существенно, однако, предварительное выравнивание временных запаздываний дальностных портретов, устанавли­ваемое по максимуму их корреляции.

При использовании единственного опорного напряжения существуют опре­деленные, хотя и не всегда существенные ограничения на размеры цели. Пусть (f) - изменение введенной выше частотной девиации, связанное с изменением наклонной дальности r_н0 на δr_н0. Для просмотра радиального интервала ± δr_н0 с использованием единственного опорного напряжения по аналогии с (3.6) (см. также (3.3), (3,4)), необходимо, чтобы

, (3.13)

где по-прежнему, – разрешающая способность попе­рек линии визирования.

Можно показать [41], что аналогичные ограничения накладываются и на размер цели, поперечный линии визирования.

При Δr_пплв=2 м и длинах волн λ₀ =0,1м и λ₀ = 0,03м радиусы чет­кости изображения вдоль линии визирования (δr_н0 )_max в частности, равны 80 м и 267 м соответственно.

Особенности инверсного синтеза апертуры при чисто вращатель­ном движении цели. Движение цели рассматривалось до сих пор только как равномерное поступательное. Полученные соотношения, тем не менее, по­казала, что при условии фазовой коррекции (фокусировки) разрешающая способность поперек линии визирования Δr_пплв определяется только малым углом ее поворота за время наблюдения относительно линии визирования Δа и длинной волны λ₀. То же самое имеет место, если цель совершает равномер­ное вращательное движение вокруг собственной оси без элементов поступа­тельного движения. В плоскости, нормальной оси вращения, Δr_пплв= λ₀ /2Δа, в чем можно убедиться как со спектральных (частотных), так и с антенных (пространственных) позиций.

Со спектральных позиций существенно, что отражатели, расположенные в плоскости поперечной линии визирования, имеют различные радиальные ско­рости в зависимости от расстояния до оси вращения. Разрешение поперек ли­нии визирования сводится к разрешению по доплеровской частоте.

С антенных позиций вращение цели относительно неподвижного локатора заменяется вращением локатора относительно цели.

Несмотря на вращательный характер движения, замена оказывается допу­стимой, поскольку эффекты инерции не принимаются во внимание. Синтезируемая же апертура сводится к малому участку цилиндра. Расстояние "лока­тор – цель" на ней не меняется, частотной модуляции сигнала не происходит, фазовой коррекции не требуется.

Вращение макетов целей в сочетании с обработкой, обеспечивающей син­тез апертуры, используется в последнее время для выявления вкладов отдель­ных элементов цели в суммарные эффекты их вторичного излучения.

Собственные вращения реальных целей могут накладываться на их поступательное движение. Учет возникающих при этом эффектов в процессе обрат­ного синтеза апертуры требует специального рассмотрения.