М.Д. Монахов1, К.Ю. Гаврилов2

1,2 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

1 maksimusmaks1998@gmail.com; 2 gvrk61@mail.ru

Постановка проблемы. Качество изображений, получаемых с помощью радаров, использующих сверхширокополосные сигналы, в значительной степени зависит от амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) устройств приемного тракта. Поскольку погрешности аппаратуры обуславливают непредсказуемость этих характеристик, необходимо проводить калибровку радара с помощью фильтров, компенсирующих частотные искажения принимаемых сигналов. Среди различных методов калибровки наиболее предпочтительными являются методы, которые при наименьших затратах обеспечивают наилучшую точность вычисления калибровочных коэффициентов.

Цель. Разработать метод калибровки радиолокаторов подповерхностного зондирования (РЛПЗ), позволяющий существенно сократить объем экспериментов, и выполнить калибровку радара путем обработки данных, полученных при однократном зондировании среды.

Результаты. Предложен новый метод калибровки РЛПЗ, основанный на программной реализации алгоритма обработки данных тестируемого изображения объекта известной формы. Показано, что данный метод позволяет найти более точные значения калибровочных коэффициентов, чем при ручной калибровке радаров такого типа. Выполнены эксперименты с записью сигналов, отраженных от металлического диска, расположенного на глубине 10 см внутри гипсовых пазогребневых плит. Предложена методика калибровки РЛПЗ, состоящая в определении калибровочного вектора. В результате применения этой методики к изображению сечения среды на заданной глубине найдено оптимальное значение параметрического коэффициента, при котором достигается наименьшее значение энтропии изображения. Установлено, что после процедуры калибровки при корректировке данных с помощью найденного калибровочного вектора удалось существенно улучшить качество изображения сечения среды: контуры объекта стали более четкими, посторонние артефакты в виде ореолов и волновых процессов исчезли.

Практическая значимость. Представленный метод может быть использован в программах калибровки РЛПЗ.

Монахов М.Д., Гаврилов К.Ю. Калибровка радиолокатора подповерхностного зондирования со ступенчатым частотно-модулированным сигналом // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 2. С. 121–128. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202502-16

1. Чапурский В.В. Избранные задачи теории сверхширокополосных радиолокационных систем. Изд. 3-е, испр. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2017. 279 с.
2. Through-the-Wall Radar Imaging. Edited by Moeness G. Amin. CRC Press. Boca Raton. London. New York. 2011.
3. Peabody J.E. (Jr.), Charvat G.L., Goodwin J., Tobias M. Through-Wall Imaging Radar // Lincoln Laboratory Journal. 2012. V. 19. № 1. P. 62-72.
4. Финкельштейн М.И., Карпухин В.И., Кутев В.А., Метелкин В.Н. Подповерхностная радиолокация / Под ред. М.И. Финкельштейна. М.: Радио и связь. 1994. 216 с.
5. Ground Penetrating Radar. 2nd Edition. Edited by David J. Daniels. The Institution of Engineering and Technology. London. United Kingdom. 2004.
6. Теоретические основы радиолокации: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Советское радио. 1970. 560 с.
7. Keigo Iizuka, Alois P. Freundorfer, Kam Hung Wu, Hirotaka Mori, Hisanao Ogura, Van-Khai Nguyen. Step-frequency radar // Journal of Applied Physics. 1984. V. 56. Is. 9. P. 2572-2583.
8. Козлов Р.Ю., Гаврилов К.Ю. Разработка модели принимаемых сигналов и алгоритма их обработки при радиолокационном обнаружении людей в помещениях через стену // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2024. Т. 22.
   № 3. С. 61-74. DOI: 10.18127/j20700814-202403-07.
9. Гаврилов К.Ю., Козлов Р.Ю. Метод обработки радиолокационных сигналов с частотной манипуляцией при обнаружении людей в помещениях через стену // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 4. С. 117-131. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202204-15.
10. Гаврилов К.Ю., Игонина Ю.В., Линников О.Н., Панявина Н.С. Оценка разрешающей способности по дальности при использовании сигналов со ступенчатой частотной модуляцией // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2015. Т. 13. № 5. С. 23-32.
11. Монахов М.Д., Каменский И.В., Гаврилов К.Ю. Обработка сверхширокополосных сигналов в радиолокаторе подповерхностного зондирования // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. Т. 77. № 10. С. 57-69. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202310-06.
12. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. Изд. 3-е, испр. и доп. М.: Техносфера. 2012. 1104 с.