А.Н. Тонких1, В.А. Кузнецова2

1 ООО «Научно-производственное объединение «НаукаСофт» (Москва, Россия)

2 Институт радиоэлектроники и информатики РТУ МИРЭА (Москва, Россия)

1 alex_tonkih@mail.ru; 2 abvthnk@gmail.com

Постановка проблемы. При разработке радиолокационных станций (РЛС) с синтезированной апертурой антенны большое внимание уделяется синтезу алгоритмов обработки радиолокационных сигналов в условиях траекторных нестабильностей носителя РЛС, а также «миграции» сигналов по каналам наклонной дальности. Однако такие алгоритмы требуют большого объема радиолокационных данных, полученных при различных условиях наблюдения от РЛС с различными характеристиками. Кроме того, нужен банк данных радиолокационных изображений (РЛИ) объектов для обучения (тренажа) операторов-дешифровщиков и для автоматических алгоритмов обнаружения/распознавания. Необходимость в большом количестве первичных и вторичных данных радиолокационного наблюдения обуславливает актуальность создания математической модели тракта формирования высокодетальных РЛИ.

Цель. Разработать математическую модель тракта формирования и обработки радиолокационного сигнала РЛС с синтезированной апертурой антенны.

Результаты. Предложена математическая модель РЛИ, получаемых с помощью РЛС с синтезированной апертурой антенны. Показано, что модель РЛИ в своем составе решает такие задачи, как геометрическое моделирование, дифракция электромагнитных волн на поверхности объектов сложной формы, стохастическое моделирование отражения от подстилающих поверхностей, моделирование тракта формирования и обработки траекторного сигнала. Аппроксимация поверхности объекта выполнена в виде набора фацетов и выделенных кромок. При решении задачи дифракции использованы асимптотические методы: физической оптики, эквивалентных токов, элементарных краевых волн, а также строгий метод интегральных уравнений. Приведены аналитические выражения при решении задачи дифракции на элементарных поверхностях для вычисления рассеянного поля по трем точкам, соответствующим вершинам треугольного фацета, аппроксимирующего поверхность.

Практическая значимость. Представленная математическая модель может быть использована для решения задач информационного обеспечения алгоритмов первичной и вторичной обработки данных дистанционного зондирования, выполняемого с применением радиолокационных средств.

Тонких А.Н., Кузнецова В.А. Математическое моделирование радиолокационных изображений, формируемых радиолокационной станцией с синтезированной апертурой антенны // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 4. С. 89–100. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202504-08

1. Цветков О.Е., Ефимов А.В. Автокорреляционная функция двумерного сигнала РСА с миграцией по каналам дальности. Вопросы радиоэлектроники. 2008. № 1. С. 91-102.
2. Морозов Л.М., Школьный Л.А. Влияние флуктуаций фазы сигналов в РСА на измерительные свойства радиолокационного изображения. Научно-методические материалы по импульсной технике и дискретной обработке информации // Сб. статей. под ред. В.Т. Горяинова. М.: ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского. 1981. С. 76-87.
3. Радиолокационные системы воздушной разведки, дешифрирование радиолокационных изображений / Под ред. Л.А. Школьного. М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского. 2008. 530 с.
4. Farhat N.H., Chan C.K. Three-dimensional imaging by wave-vector diversity // IEEE Trans. Antennas Propagat. 1981. V. 29. № 3. Р. 312-319.
5. Менса Д.Л., Халеви Ш., Уэйд Г. Применение методов когерентной доплеровской томографии для получения изображений на СВЧ // ТИИЭР. 1983. Т. 71. № 2. С. 76-84.
6. Franceschetti G., Migliciano M., Riccio D., Schirinzi G. Saras: A synthetic aperture radar (SAR) raw signal simulator // IEEE Trans. Geosc. Remote Sensing. 1992. V. 30. № 1. Р. 110-123.
7. Franceschetti G., Lanari R., Marzouk E.S. Efficient and high precision space-variant processing of SAR data // IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. 1995. V. 31. № 1. Р. 227-236.
8. Школьный Л.А. Два способа описания оператора зондирования при синтезе системы обработки сигналов РСА по координате путевая дальность // Научно-методические материалы по импульсной технике и дискретной обработке информации. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 1981. С. 117-130.
9. Школьный Л.А. Уточнение математического описания оператора зондирования РСА с учетом флуктуаций траектории самолета // Научно-методические материалы по импульсной технике и дискретной обработке информации. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 1982. С. 96-103.
10. Ярцев И.М., Прохоров А.Г., Дмитриев И.Н. Технология создания системы нейросетевого автоматического распознавания одиночных наземных и надводных объектов вооружений, военной и специальной техники на основе системы исходных данных, полученных методом математического моделирования // Радиолокация: теория и практика. М.: ООО Издательство «Юнити-Дана». 2023. С. 299-315.
11. Савченко Б.С., Вьюков Н.А., Елизоветин И.В., Соболев А.В. Решение задач обнаружения и идентификации объектов на радиолокационных изображениях нейросетевым методом // Научно-технический журнал по геодезии, картографии и навигации. Геопрофи. 2022. № 4. С. 13-17.
12. Анфиногенов А.Ю., Школьный Л.А. К вопросу о математическом моделировании радиолокационных портретов распределенных объектов // Радиотехника. 1996. Т. 60. № 10. С. 25-31.
13. Кулемин Г.П., Луценко В.И. Обратное рассеяние миллиметровых радиоволн // Радиофизические исследования мирового океана. Харьков: ИРЭ НАНУ. 1992. С. 6-31.
14. Ufimtsev P.Ya. Elementary edge waves and the physical theory of diffraction // Electromagnetics. 1991. V. 11. № 1-2. Р. 125-160.
15. Лифанов И.К. Метод сингулярных интегральных уравнений и численный эксперимент в математической физике, аэродинамики, теории упругости и дифракции волн. М.: ТОО «Янус». 1995.
16. Самохин А.Б., Сетуха А.В. Граничное гиперсингулярное интегральное уравнение с запаздыванием для нестационарных задач рассеяния на идеально проводящих телах // Дифференциальные уравнения. 2022. № 58(8). С. 1090-1104. DOI: 10.31857/S037406412208009X.
17. Тонких А.Н. Вычисление интегралов типа свертки от знакопеременных функций в задачах электродинамики // Сб. статей XII Междунар.симпозиума «Метод дискретных особенностей в задачах математической физики МДОЗМФ-2005». Херсон. 2005. С. 154-167.
18. Тонких А.Н. Математическая модель нерегулярной качки судов в задачах синтеза их радиолокационных изображений // Радиотехника. 2011. Т. 75. № 6. С. 90-95.
19. Зайцев С.Э., Зубарев А.Э., Елизаветин И.В., Соболев А.В., Тонких А.Н. Программный комплекс обнаружения искусственных объектов на снимках космических РСА // Сб. статей XXX Всеросс. симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». 2019. С. 31-36.
20. Тонких А.Н. Оценка влияния движения наблюдаемых объектов на качество формируемого радиолокационного изображения // Радиотехника. 2008. Т. 72. № 6. С. 22-26.
21. Кузнецова В.А., Тонких А.Н. Математическое моделирование в задачах геопривязки данных радиолокационного наблюдения // Интернаука. 2023. № 16-1(286). С. 47-53. DOI 10.32743/26870142.2023.16.286.356600.