А.С. Петров1, А.Е. Назаров2, В.П. Макаров3

1–3 АО «НПО Лавочкина» (г. Химки, Московская область, Россия)

Постановка проблемы. Во всех режимах работы продольное (азимутальное) разрешение радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) обеспечивается путем согласованной фильтрации доплеровской составляющей спектра принимаемого локатором сигнала, отраженного от земной поверхности. Центральная частота доплеровского фильтра в приемнике должна с максимальной точностью совпадать с центром доплеровского спектра сигнала, которую называют доплеровским центроидом (ДЦ). Возникает проблема обеспечения такой пространственной ориентации платформы с установленной ней РСА, при которой в направлении бокового обзора будет обеспечено нулевое значение ДЦ. В литературе описан метод, позволяющий решить эту задачу путем поворота платформы по углам рыскания и тангажа, однако впрямую повторить полученные
результаты не представляется возможным, поскольку авторы не привели детали соответствующих математических операций, а также алгоритмическую последовательность их выполнения. Поэтому необходимо получить полную сводку расчетных соотношений, позволяющих решить данную задачу и затем провести верификацию полученного результата путем численного моделирования.

Цель. Получить расчетные соотношения, позволяющие определить такую угловую ориентацию платформы и вектора визирования цели, при которых обеспечивается нулевое значение ДЦ в маршрутном режиме работы космического РСА; разработать программу анализа зависимости значения ДЦ от средней аномалии платформы при движении ее по орбите; проверить работоспособность предлагаемой методики данными численного эксперимента; разработать процедуру отображения на экране монитора ЭВМ положение следа диаграммы направленности (ДН) активной фазированной антенной решетки (АФАР) на земной поверхности в виде двухмерных графиков и трехмерных картин.

Результаты. Получены расчетные соотношения, позволяющие определить угловую ориентацию платформы и вектора визирования цели, при которых обеспечивается нулевое значение ДЦ в маршрутном режиме работы космического РСА. Разработана программа анализа зависимости значения ДЦ от средней аномалии платформы при движении ее по орбите. Проверена работоспособность предлагаемой методики данными численного эксперимента. Разработана процедура отображения на экране монитора ЭВМ положение следа ДН АФАР на земной поверхности в виде двухмерных графиков и трехмерных картин.

Практическая значимость. Разработана методика пространственной ориентации платформы с установленным на ней космическим РСА по углам крена и тангажа, позволяющая установить нулевое значение ДЦ в режиме бокового обзора земной поверхности.

Петров А.С., Назаров А.Е., Макаров В.П. Обнуление доплеровского центроида при работе космических систем дистанционного зондирования Земли // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 1. С. 51–59. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700784-202301-03

1. Curlander J.C., McDonogh R.N. Synthetic aperture radar. Systems and signal processing / Wiley. 1991.
2. Груздов В.В., Колковский Ю.В., Криштопов А.В., Кудря А.И. Новые технологии зондирования Земли из космоса. М.: Техносфера. 2018.
3. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования / Под ред. В.С. Вербы. М.: Радиотехника. 2010.
4. Петров А.С. Моделирование доплеровских параметров космических радиолокаторов с синтезированной апертурой // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. Т. 74. № 7. С. 18–31. DOI: 10.18127/j20700784-202007-02.
5. Fiedler H., Boerner E., Mittermayer J., Krieger G. Total Zero Doppler Steering – A New Method for Minimizing the Doppler Centroid // IEEE Geoscience And Remote Sensing Letters. 2005. V. 2. № 2. P. 141–145.
6. Raney R.K. Doppler properties of radars in circular orbits // Int. J.Remote Sens. 1986. V. 7. № 9. P. 1153–1162.
7. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны: учебник для радиотехнических специальностей вузов. М.: Энергия. 1975.
8. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. М.: Радиотехника, 2010.
9. Антонович К.М. Использование спутниковых навигационных систем в геодезии. Т. 1 / ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». М.: ФГУП «Картгеоцентр». 2005.
10. Петров А.С., Прилуцкий А.А., Чиков В.А., Волченков А.С. К вопросу расчета геометрического разрешения и энергетического потенциала космического радиолокатора с синтезированной апертурой, расположенного на геосинхронной орбите и работающего в бистатическом режиме // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2019. № 4. С. 56–66.