А. Ю. Ларин1, С. Е. Мищенко2, П. Н. Башлы3
1, 2 ФГУП «Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи» (г. Ростов-на-Дону, Россия)
3 Ростовский филиал Российской таможенной академии (г. Ростов-на-Дону, Россия)

2 mihome@yandex.ru, 3 bpn973@mail.ru

Постановка проблемы. Бортовые радиолокационные комплексы, размещенные на самолетах и космических аппаратах, применяют для получения качественных радиоизображений подстилающей поверхности и выделения на ее фоне движущихся целей. В соответствии с антенным подходом при формировании радиоизображения в радарах с синтезированной апертурой опираются на известные параметры траектории движения платформы. При этом неоднородность среды распространения сигнала, нестабильность амплитудно-фазовых характеристик приемопередающей аппаратуры, а также отклонения от заданной траектории приводят к снижению качества радиоизображений. Восстановление их качества достигается за счет использования алгоритмов автофокусировки. Известные алгоритмы автофокусировки базируются на снижении квадратичных фазовых искажений за счет подбора дальности фокусировки синтезированной апертуры, а также за счет обработки изображения в области ярких точечных эхосигналов. Представляет интерес рассмотрение модификации известного алгоритма Гершберга-Сэкстона, который был предложен для восстановления фазового фронта светового поля, применительно к проблеме автофокусировки синтезированной апертуры.

Цель. Повысить качество радиоизображений, полученных с использованием радара с синтезированной апертурой.

Результаты. Выполнено обоснование модификации алгоритма Гершберга-Сэкстона для восстановления фазового фронта волны, принимаемой радаром с синтезированной апертурой. В отличие от известного алгоритма взаимосвязь между входной плоскостью и плоскостью наблюдения построена на основе модели синтезированной апертуры. Кроме того, введены новые операции при инициализации алгоритма. Проведены численные исследования алгоритма, которые подтвердили его работоспособность.

Практическая значимость. При реализации разработанного алгоритма устраняется зашумленность фазового распределения, а в плоскости наблюдения снижается уровень шума. При этом различимость двух отметок на изображении сохранена.

Ларин А.Ю., Мищенко С.Е., Башлы П.Н. Автофокусировка радара с синтезированной апертурой на основе алгоритма Гершберга-Сэкстона // Антенны. 2025. № 2. С. 30–40. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202502-04

1. Неронский Л.Б., Михайлов В.Ф., Брагин И.В. Микроволновая аппаратура дистанционного зондирования поверхности Земли и атмосферы. Ч. 2. Радиолокаторы с синтезированной апертурой антенны. СПб.: СПбГУАП. 1999.
2. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиотехнические системы дистанционного зондирования Земли / Под ред. Г.С. Кондратенкова. М.: Радиотехника. 2005.
3. Патент РФ № 2679556. Способ улучшения фазовой стабильности сигнала радара с синтезированной апертурой / Н.А. Михайлов, В.А. Хрипко. Опубл. 11.02.2019. Бюл. № 5.
4. Карвер К.Р., Элаши Ш., Улаби Ф.Г. Дистанционное зондирование из космоса в СВЧ диапазоне // ТИИЭР. 1985. Т. 78. № 6. С. 30–55.
5. Gerchberg R.W., Saxton W.O. A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures // Optik. 1972. V. 35. № 2.
6. Безуглов Д.А., Мищенко Е.Н., Мищенко С.Е. Адаптивные оптические системы. Методы восстановления фазового фронта // Оптика атмосферы и океана. 1996. № 3. С. 44–54.
7. Патент РФ № 2051397. Способ анализа волновых фронтов светового поля / Д.А. Безуглов, Е.Н. Мищенко, С.Е. Мищенко. Опубл. 27.12.1996.
8. Патент РФ № 2430389. Способ анализа волнового фронта светового поля / Д.С. Махов, Е.Н. Мищенко, С.Е. Мищенко, В.В. Шацкий. Опубл. 27.09.2011. Бюл. № 27.
9. Bruesselbach H., Wang S., Minden M., Jones D.C., Mangir M. Power-scalable phase-compensating fiber-array transceiver for laser communications through the atmosphere // Journal of the Optical Society of America B. 2005. V. 22. № 2. P. 347–353.
10. Дмитриев В.Г. Нелинейная оптика и обращение волнового фронта. М.: Физматлит. 2001.
11. Guo Y.M., Zhong L.B., Min L., Wang J.Y., Wu Y. et al. Adaptive optics based on machine learning: a review // Opto-Electronic Advances. 2022. V. 5. № 7. P. 200082-1–200082-20.
12. Moreno-Barriuso E., Navarro R. Laser ray tracing versus Hartmann-Shack sensor for measuring optical aberrations in the human eye // Journal of the Optical Society of America A. 2000. V. 17. № 6. P. 974–985.
13. Минкович Б.М., Яковлев В.П. Теория синтеза антенн. М.: Сов. радио. 1969.
14. Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф., Гусевский В.И. Конструктивные методы аппроксимации в теории антенн. М.: САЙНС-ПРЕСС. 2005.
15. Мищенко С.Е., Шелкоплясов С.А. Быстродействующий метод синтеза многоэлементных антенных решеток с упрощенной градиентной процедурой // Журнал радиоэлектроники. 2014. № 3.
16. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. М.: Энергия. 1975.