автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Обработка радиолокационных данных при априорной неопределенности характеристик пространственно-временного сигнала радиолокатора с синтезированной апертурой

РГВ од

" о Дса ^С СУ? На правах рукописи

Горячкин Олег Валериевич

ОБРАБОТКА РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ ПРИ АПРИОРНОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО СИГНАЛА РАДИОЛОКАТОРА С СИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРОЙ

Специальность 05Л2.13 - Системы и устройства

радиотехники и связи

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 1997

Работа выполнена в Поволжском институте информатики, радиотехники и связи (ПИИРС, г. Самара).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Даниил Давидович Кловский

Официальные оппоненты: -доктор технических наук, профессор

Шинаков Юрий Семенович

-кандидат технических наук, доцент

Махов Анатолий Иванович

Ведущее предприятие: Научно-исследовательский институт точных приборов (НИИ ТП, г. Москва).

Защита диссертации состоится 26 декабря 1997г. в 14 час. на заседании Диссертационного совета К 118.10.01 Поволжского института информатики, радиотехники и связи по адресу: 443010, г.Самара, ул. Л.Толстого 23.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Поволжского института информатики, радиотехники и связи.

Автореферат разослан « 2.6 » 1997г.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор технических наук.

ОЛ. Маслов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Р АБОТЫ

Актуальность темы диссертации.

В настоящее время в различных технологиях дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) все большее применение находят радиолокационные системы, основанные на принципе синтезирования апертуры (РСА), авиационного и космического базирования.

Перспективы дальнейшего повышения информативности космических радиолокационных систем ДЗЗ требуют от техники космических РСА освоения новых частотных диапазонов (Р, VHF, UHF) и уровней разрешения (единицы метров). В решении этих вопросов большую роль сыграли основополагающие исследования и практические результаты таких ученых, как А.И. Калмыков, В.Б. Штейн-шлейгер, В.Н. Цымбал, В. Larson, L.M.H. Ulander. H. Hellsten и др.

Влияние траекторных и атмосферных ошибок, неидеальности аппаратурного тракта, приводят к существенным ограничениям пространственного разрешения РСА и рабочей длинны волны. Особенно эти ограничения заметны при реализации в космосе РСА, работающих с длиной волны больше 30см и(или) при требовании пространственного разрешения лучше 1м. Механизм влияния этих факторов приводит к появлению параметрической, а в худшем случае непараметрической, неопределенности системной характеристики сквозного канала при восстановлении радиолокационного изображения (РЛИ) и, соответственно, к невозможности получения изображений с заданным качеством.

Современный уровень развития теории оптимальной обработки сигналов в пространственно-временных каналах, возможности методов цифровой обработки, уровень развития вычислительной техники обеспечивают отмеченной выше проблемы.

Общая схема решения задачи восстановления РЛИ при неизвестной системной характеристике в статистической постановке эквивалентна адаптивной байесовской схеме и описывается теорией статистического синтеза систем при наличии априорной неопределенности. Здесь необходимо отметить классические работы прежде всего отечественных ученых Б.Р Левина., В.И. Тихонова., В.Г. Репина, Г.П. Тартаковского, Р.Л. Стратоновича, АЛ. Трифонова, Ю.С. Шинакова, С.Е. Фальковича, В.И. Пономарева, и др.

Решение задачи восстановления РЛИ может быть разделено на два этапа. На первом этапе находятся оптимальные байесовские

оценки системной характеристики канала, на втором этапе они используются в алгоритме восстановления РЛИ, построенный в предположении полной априорной определенности.

В различных приложениях используются различные подходы к определению системной характеристики канала. Общим для них является задача оценки передаточной функции канала путем измерения отклика канала на априорно известное входное воздействие. Это могут быть или специальные детерминированные сигналы или случайные процессы с априорно известными статистическими характеристиками.

Одним из таких способов могут быть методы и алгоритмы восстановления многомерных сигналов по их амплитудному спектру, разработанные отечественными учеными В.П. Бакаловым, П.А. Ба-кутом, и др.

Другой подход к решению подобной задачи, основанный на использовании в качестве моделей входных сигналов негауссовых случайных процессов - биспектралное оценивание, связан с именами таких ученных, как А.Н. Колмогоров, Ä.H. Малахов, П.И. Кузнецов, Р.Л. Стратонович, В.И. Тихонов, В.П. Леонов, А.Н. Ширяев, C.L. Nikias, V.R. Raghuveer, D.R. Brillinger и др.

Значительно раньше задача построения адаптивной системы обработки радиосигналов встала перед разработчиками систем связи. В частности, еще в 1959 году была опубликована основополагающая в этом направлении работа Д.Д. Кловского по разработке скоростной системы передачи дискретных сообщений по многолучевым каналам с периодическим зондированием канала испытательным импульсом (зондирующим сигналом). В 1960 году им разработан алгоритм оптимального приема дискретных сообщений в стохастическом многолучевом канале с БГШ, с использованием обратной связи по решению (приемника о символах, переданных до анализируемого). Далее это направление было развито в работах Д.Д. Кловского, Б.И. Николаева, В.Г. Карташевского, Г.Д. Форни, М.Е. Austin и др.

Нельзя не отметить успехи, достигнутые в теории и практике РСА, при разработке методов и алгоритмов преодоления параметрической неопределенности. Это прежде всего алгоритмы оценки доп-леровского центроида, автофокусировки и коррекции геометрических искажений РЛИ. В разработке указанных алгоритмов наиболее заметную роль сыграли ученые: S. Madsen, R.G. White, D. Blackneil,

A. Freeman, J.W. Wood, C.J. Oliver, A. Moreira, C. Mrazek, S. McCandless, A. Monti-Guamieri, C. Prati, E. Damonti., и др.

В случае сильных искажений пространственно временного сигнала, обусловленных относительно высокой динамикой перемещения в пространстве фазового центра антенны и(или) глубокими флюктуациями параметров среды распространения, а также априорно неизвестными искажениями в аппаратурном тракте, параметрические модели пространственно временного сигнала РСА становятся неадекватными характеру искажений и приходится использовать непараметрические модели.

Исследования в направлении создания эффективных алгоритмов преодоления непараметрической неопределенности при восстановлении радиолокационных изображений, а также их оптимальная, с точки зрения вычислительной сложности, реализация составили основное содержание диссертационной работы.

Цель диссертационной работы.

Разработать эффективные методы и алгоритмы преодоления непараметрической априорной неопределенности при восстановлении радиолокационных изображений РСА.

Разработать варианты оптимальной, с точки зрения вычислительной сложности, алгоритмической реализации найденных алгоритмов в системах цифровой обработки.

Основные задачи исследования.

Разработка достаточно обшей математической модели пространственно-временного сигнала РСА, конструктивно учитывающей влияние среды распространения и аппаратурного тракта.

Структурный анализ априорной неопределенности системных характеристик канала РСА.

Исследования возможности и разработка эффективных алгоритмов восстановления РЛИ в условиях априорной неопределенности системной характеристики радиолокационного канала, определение их качественных характеристик и требований к РСА при их реализации.

Общий анализ вычислительной сложности алгоритмов цифрового восстановления РЛИ, определение путей и способов ее снижения при их реализации.

Методы исследования.

Задачи проведенных исследований решены на основе методов

статистической радиотехники, численных методов, а также компьютерного имитационного моделирования.

Научная новизна.

• Получена обобщенная математическая модель пространственно временного сигнала РСА, позволяющая описать особенности РСА бокового н телескопического обзора, интерферометрической и бистатической РСА, учитывающая механизм распространения сигнала в турбулентной атмосфере и влияние аппаратурного тракта.

• Обосновано применение для описания флюктационных искажений траекторной фазы оператора свертки с неизвестным ядром (непараметрическая неопределенность).

• Предложена двухпараметрическая модель влияния регулярных изменений коэффициента преломления атмосферы по высоте на пространственно-временной сигнал РСА бокового обзора.

• Предложен алгоритм восстановления РЛИ в условиях непараметрической априорной неопределенности системной характеристики канала РСА, обеспечивающий качество восстановления независимо от сюжета РЛИ.

• Предложен алгоритм восстановления системной характеристики радиолокационного канала, нечувствительный к нелинейным искажениям сигналов РСА в приемном тракте, основанный на использовании ковариационных матриц знаковых корреляций.

• Для задачи оперативного синтеза РЛИ с ограниченным разрешением предложена рекурсивная схема (названная «рекурсия по изображению»), обеспечивающая максимальное быстродействие алгоритмов, основанных на квантовании фазы опорной функции.

• Доказано, что дискретное преобразование Френеля обладает следующим свойством: если длина преобразования четное число, представимое в виде произведения взаимно простых множителей, то такое преобразование обладает собственным быстрым алгоритмом вычисления, аналогичным БПФ. Вычислительная сложность этого алгоритма равна вычислительной сложности алгоритма БПФ

• Гуда-Томаса. Применение предложенного преобразования обеспечивает максимальное быстродействие при синтезе РЛИ РСА, работающего в телескопическом режиме.

• Предложен способ представления комплексных отсчетов радиоголограммы в виде разложения по базису N векторов поворота, где N - число Мерсенна. Показано, что при N равном 3-м или 7-ми данное представление может быть использовано для снижения вычислительной сложности задачи восстановления РЛИ в условиях искривления или миграции дальности.

Практическая-ценность работы.

Разработанные алгоритмы восстановления РЛИ в условиях непараметрической неопределенности, обеспечивают возможность реализации космического радиолокационного наблюдения в диапазонах частот больше 30см с высоким пространственным разрешением, что существенно повышает информативность космических систем ДЗЗ.

Разработанные алгоритмы восстановления системной характеристики радиолокационного канала могут быть использованы для решения практических задач: оценки пространственного разрешения РСА непосредственно по комплексному РЛИ. сквозной проверки работоспособности и анализа причин отказов аппаратуры РСА, как на этапах разработки так и в период эксплуатации.

Реализация результатов работы.

Результаты проведенных исследований и разработок являются частью научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проводимых в ГНП РКЦ «ЦСКБ-ПРОГРЕСС» (г. Самара), по созданию перспективных космических систем ДЗЗ.

Разработанные алгоритмы и программы восстановления системной характеристики радиолокационного канала использовались в НИИ ТП (г. Москва) при экспериментальной отработке авиационного радиолокационного комплекса «ИК-ВР».

Разработанное программное обеспечение имитационного моделирования радиолокационных каналов использовано в учебном процессе студентов ПИИРС по специальности «радиотехника».

Использование результатов работы подтверждено соответствующими документами о внедрении.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались на Европейской конференции по радиолокаторам с синтезированной апертурой Еи5АЛ'96 (г. Кёнигсвинтер, Германия, 1996г.), на 3-й международной конференции и выставке «Авиационное дистанционное зондирование Земли» ЕШМ'97 (г. Копенгаген, Дания, 1997г.),

на 51-й и 52-й научных сессиях РНТОРЭС им. А.С.Попова (г. Москва, 1996-1997гг.), на Всероссийской НТК «Радио и волоконно-оптическая связь, локация и навигация» (г. Воронеж, 1997г.), на Всероссийской НТК «Конверсия оборонно-промышленного комплекса. Двойные технологии» (г. Самара, 1997г.) на Всероссийской НТК «Автоматизированные информационные системы при строительстве и эксплуатации зданий, сооружений и объектов жизнеобеспечения» (г. Самара, 1996г.), НТК ПИИРС и семинарах секции обработки сигналов в системах радиотехники и связи Самарского правления НТО РЭС им. A.C. Попова (1994-1997гг.).

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения, списка литературы.

Основная часть содержит^./страниц машинописного текста, 50 рисунков и 20 таблиц. В библиографию внесены 128 наименований.

Основные положения выносимые на защиту.

• Обобщенная математическая модель пространственно временного сигнала РСА с учетом искажений в аппаратурном тракте, регулярных и флюктуационных искажений в атмосфере. Модель представлена в виде двумерного интегрального оператора действующего на комплексный коэффициент рассеяния, модулированный диаграммой направленности антенны РСА.

• Двухпараметрическая модель влияния регулярных изменений коэффициента преломления атмосферы по высоте на пространственно-временной сигнал РСА бокового обзора.

• Алгоритм восстановления априорно неопределенного пространственно-временного сигнала РСА на основе нестационарной модели.

• Зависимости дискретной разрешающей способности и уровня боковых лепестков алгоритма восстановления в условиях непараметрической априорной неопределенности от параметра нестационарности, числа реализаций, длин реализаций, соотношения сигнал/шум.

• Алгоритм восстановления зондирующего сигнала РСА, нечувствительный к нелинейным искажениям сигналов РСА в приемном тракте, основанный на использовании знаковых корреляций.

• Сравнительный анализ вычислительной сложности алгоритмов восстановления РЛИ, построенных на основе классических быстрых алгоритмов вычисления ДПФ, свертки и алгоритмов, исполь-

зующих особенности опорных функций алгоритмов восстановления РСА.

• Рекурсивная схема, минимизирующая число операций в алгоритмах восстановления РЛИ, основанных на квантовании фазы опорной функции.

• Алгоритм быстрого преобразования Френеля для длин представленных четным числом и в виде произведения взаимно простых множителей.

• Способ представления комплексных цифровых отсчетов радиоголограммы РСА для последующей обработки без умножений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматриваются основные области применения современных авиационных и космических РСА. Анализируются требования к их характеристикам с точки зрения решаемых задач. Формулируются наиболее перспективные направления развития радиолокационных систем ДЗЗ. Анализируются основные причины, ограничивающие реализацию требуемых характеристик и формулируется цель диссертационной работы. Дается обзор состояния вопроса и основные задачи исследования.

В первой главе рассматривается общий случай пространственно разнесенных передатчика и приемника системы РСА. Вводится система радиолокационных координат в виде системы уравнений:

1 , 1 | . . а = - • 'К„{9) - Ш - -• [в - сг) - Я! с ' с '

с!с7

Яд) = 0

Где: сг-время затрачиваемое зондирующим сигналом на перемещение в пространстве, в-траекторное время, Яи(#)и - вектора описывающие перемещение передатчика и приемника соответственно, а /■"(Я)-отражающая поверхность.

Для случая отсутствия искажений, выводятся выражения описывающие модель принимаемого сигнала для произвольного движения и геометрии отражающей поверхности.

Анализируется влияние атмосферы, производится вывод формулы времени распространения сигнала РСА в неоднородной среде:

Д/„„ = - • \ +со—/л2(л{к и{кТ), о)), со, г)ф

| Rn (4Г+д», „ )- R(

■ j /j(a(r п (кТ + Дг„р ), R{0,0-)), co,r)dr

(2)

где: «{Л) - коэффициент преломления среды, AT- дискретное траек-торное время, Т- период повторения импульсов, со - частота несуше-го колебания. Обосновывается ряд допущений, касающихся поляризационных эффектов и влияния рефракции и выводится общее выражения для модели ПВС РСА с учетом влияния атмосферы в виде:

S\{t, кТ) = ¡¡Си (т-1 (кТ). (Щв. а) - R„ (кТ))) • ç {к(в, а)) ■

\i{jco)-ka(jco,kTAcy)- (3)

—Д¿¡j

•ехр(/Ц - co)[t - kT-Ainv(kT,R[9,o),coa) - S(kT,R{e,o),co0)fjdaxieia Где: ka{t,kT,e,cr) = Jexp(- jcoAt'n])(кТ,r(<9,сг), ¿у, ¿o0))■ exp(- jcot)dco

-Леи

ядро искажающего зондирующий сигнал функционала, - случайные флюктуации, решение системы

(1), . комплексные диаграммы направленности прием-

ной и передающей антенн и Т- соответствующие им матрицы связанных систем координат,

удельный коэффициент рассеяния переотражающей поверхности, - комплексная амплитуда излученного зондирующего сигнала, - решение уравнения (2частота несущего колебания.

Далее анализируется влияние аппаратурных факторов с учетом влияния аналогово-цифрового преобразования.

Для случая РСА бокового и телескопического обзора и экспоненциальной модели пространственных флюктуации коэффициента

преломления атмосферы выводятся выражения, описывающие корреляционную функцию флюктуации фазы пространственно-временного сигнала РСА в сечении путевой и наклонной дальности. Отмечается, что, для космических РСА интервал корреляции фазовых флюктуаций траекторного сигната резко падает при увеличении длины волны (л>10см), причем одновременно возрастает дисперсия фазовых флюктуаций. В диапазонах Р,УНР (Ъ-70см) фазовые флюктуации превышают л/2, причем их интервал корреляции существенно меньше интервала синтеза РЛИ. В тоже время реализации значений фазовых флуктуаций по координате наклонной дальности, становятся практически когерентными с ростом длины волны, и декор-релируются с укорочением длины волны. Учитывая это, для Х>10см 6{кТ, 0, сг) = д(кТ, в) и в ооласти траекторного времени не превосходящей интервала корреляции фазовых флюктуаций (или при соответствующем ограничении размера кадра в телескопической РСА) д\кТ,9.а) = дХкТ- в).

Вводится непараметрическая модель ПВС РСА телескопического и бокового обзора в виде двумерных интегральных уравнений.

Для учета влияния регулярных эффектов выводятся выражения для ядра, искажающего зондирующий сигнал функционала в виде

Д ш

Ка{1)= |ехр(- ]сой • /• П(о)0,ш0 - «)) • ехр(- ]ая)с!а (4) и траекторией фазы, в виде:

4 я

(р{кТ, в. а) = — Я

Чт^'Чт

ИЛ. , ,

Ч 2 )

(5)

■ ^■({кМК^-Ш^Лк^Я'Лв^^т-в)1 где: &{а>0,й)0 -со), функция частоты, / и -

неизвестные

постоянные параметры зависящие от пространственного положения

(саЛ

РСА и характеристик атмосферы, 2 ) " функция, связывающая

время распространения в вакууме и атмосфере - вектор, опи-

сывающий перемещение РСА.

Т.о. вводится 2-х параметрическая модель искажений сигнала РСА за счет регулярных атмосферных эффектов.

Во второй главе выводятся все необходимые условия, позволяющие свести задачу опенки двумерного ядра интегрального уравнения, в сечениях азимута и дальности, к задачам оценки ядра одномерного оператора свертки, действующего на случайный сигнал, описываемый моделью нестационарного «белого» шума.

Далее рассматривается одномерная задача. Обсуждается связь ковариационных матриц дискретизированного, ограниченного во времени процесса. Выводится дискретный одномерный аналог задач оценки траекторного и зондирующего сигналов в виде циклической свертки:

\ - ■ /=0

Тогда, используя ДПФ векторов ядра Л. нестационарности а и соответствующую этим векторам Н-диагональную матрицу коэффициентов В„- теплицеву матрицу, составленную из коэффициентов ДПФ вектора нестационарности, для М независимых реализаций выводится функционал максимального правдоподобия в виде:

0(О.НВаН) = -1п(|НВстН!)-1г((НВаН)"'о) (7)

где: О- выборочная ковариационная матрица сигнала 5 в области дискретного спектра.

Находятся условия максимума (7) для модуля, фазы и нестационарной дисперсии <7 и условия совместного максимума в виде:

0 = НВ^Н' (8)

Из последнего выражения получены МП оценки необходимых параметров неизвестного ядра:

¡"/. I = л] Я к.к

азф,) - аг§(^.,) = ,_,) - аге(<?и,_и) -г аг§(^)- аг§(^,)

1,к = 1......V (9)

Отмечено, что для каждого фиксированного / имеется МП оценка модуля и производной фазы спектрального представления ядра уравнения (6). Т.е. модуль известен с точностью до неизвестного множителя, а фаза с точностью до константы и линейного набега.

Решение (7) с учетом аддитивного шума:

0 = НВ^Н'' Е (10)

где: -отношение сигнал шум.

Далее рассматривается задача оценки зависимости погрешности алгоритма от числа обрабатываемых реализаций, длины реализации, степени нестационарности, величины аддитивных помех. Соответствующие зависимости получены методом имитационного компьютерного моделирования.

Рис. 1 Блок-схема алгоритма восстановления

В третьей главе с единых позиций проводится анализ вычислительной сложности алгоритмов восстановления РЛИ, построенных на основе классических быстрых алгоритмов вычисления дискретного преобразования Фурье, линейных и циклических сверток и использующих особенности опорных функций алгоритмов восстановления РСА. При этом показывается, что лучшее быстродействие при синтезе РЛИ с максимальным качеством обеспечивают конкурирующие между собой алгоритмы, основанные на теоретико-

4000 -г 3500 - ■ 3000 ■ ■ 2500 ■ ■ 2000 1500

1000 | И

Рис. 2 Вычислительная сложность различных алгоритмов, в зависимости от длинны опорной функции. (ДБПФ- двухкаскадный БПФ, БПА - алгоритм быстрой прямой свертки, БЦС- быстрая циклическая свертка)

числовых преобразований, БПФ Винограда для составного N и БПФ

Рейдера-Бреннера, т.е. классические алгоритмы. Отмечается, что при реализации на универсальных вычислительных средствах алгоритмов, обеспечивающих потенциальное пространственное разрешение, преднамеренное снижение качества, характерное для квазиоптимальных алгоритмов в целях получения более высокого быстродействия, себя не оправдывает. Г

Стцсжа РГТ

Выборка элементов РГТ

Переиндексация в соответствии с порядком (РьРО N40-1 элементов

Частичное |

суммиоозание |

длинои га

Р2

X

РМк |

Сумма длиной №

Р1

РМ

РП-1)

Отмечается, что основным недостатком алгоритмов, основанных на квантовании опорной функции при реализации алгоритма на универсальной ЭВМ, становиться большое число операций сложения (порядка Ы) и рост вычислительной сложности алгоритма при увеличении числа уровней квантования поэтому для оперативного синтеза РЛИ, с ограниченным разрешением, (коэффициент Френеля <0.6) предлагается оп-Рис. 3 Блок-схема алгоритма с рекурсией по изображе- ТИМИЗИрОВанная рекур-нию (/^-вектора поворотов на комплексной плоскости, сизная схема (названная Мк - число уровней квантования фазы, Мчс-число частая- <<рекурсия п0 изображе-ных сумм, частичные суммы вычисляются рекурсивно) г ^ г г

нию»), ооеспечивающая максимальное быстродействие алгоритмов, основанных на квантовании фазы опорной функции (см. Рис.3,4).

Далее рассматривается обработка в телескопической РСА.

Используется дискретное преобразования Френеля при длине преобразования N = (п.,п2...пг') равной четному числу, представленному в виде произведения взаимно простых множителей. Показывается структура вычисления, при которой на вычисление этого преобразования затрачивается всего М(п,+п2+...+пг) операций, что на

С

Стаока РЛИ

операций комплексного умножения меньше, чем в алгоритме, использующим БПФ.

Для снижения вычислительной сложности алгоритма синтеза РЛИ в условиях искривления или миграции дальности эффективен предложенный способ представления комплексных отсчетов радиоголограммы в виде:

N

¿ = а, е{0.1} (11)

1=1

разложения по базису векторов поворота при N равном 3-м (в этом случае 0Г| £ {о,1,...,7}) или 7-ми. Тогда имеем в первом случае 6, а во втором 14 «удобных» комплексных отсчетов опорной функции при умножении на которые в алгоритме синтеза РЛИ комплексные умножения заменяются поразрядными циклическими сдвигами. Указывается, что такое разложение однозначно при значениях N. являющимся одним из чисел Мерсенна.

В четвертой главе рассматриваются вопросы практической реализации разработанных алгоритмов. Решается задача восстановления РЛИ в условиях параметрической неопределенности обусловленной траекторными ошибками, а также задача автофокусировки изображений РСА. Предлагается практический алгоритм автофокусировки, основанный на критерии минимума локальной энтропии. Приводится пример восстановления РЛИ самолетной РСА Ь- диапазона «МАРС» (Центр радиофизического зондирования Земли им.

Рис. 4 Алгоритмы оперативного синтеза РЛИ для различного отношения потенциального и задаваемого при обработке (коэффициент Френеля).

Масскв отраженных сигналов

г

Мдссяг зоил комплексных компонент отраженных евгхжлов

Звысотя Заахокы Зв&хивая 3saxi>eus

корреляция корреляция корреляция юррешпп

XX XV ух У>

FFT" ностолбоал

Оцени 1-й диагонали яонаркзлкоквоА шгтркпи

—м (»цента 2-й диагонали I совариапж»шой мдтрипи

Ооснха мо*упя Onesxa фазы

1

Интегрирование Феты

1

Oncmta осредаточном функция 1

Обрэботга по дальности

А.И. Калмыкова, г. Харьков, Украина).

Проблемы практической реализации алгоритма восстановления системной характеристики, основанного на нестационарной модели, рассматриваются на примере обработки радиолокационных данных РСА «PIK-BP» (НИИ ТП. г. Москва).

Показано, что алгоритм, реализованный по блок-схеме Рис.1, дает смещенную оценку зондирующего сигнала, если: шум в тракте имеет неравномерную спектральную плотность, имеет место влияние нелинейных эффектов малоразрядного квантования (4 разряда в аппаратуре ИК-ВР) или жесткого ограничения сигнала в приемнике, имеют место краевые эффекты, возникающие в случае попадания ярких отражателей на границу области анализа (неоптимальное стробирование отраженных сигналов).

Для преодоления этих трудностей предлагается алгоритм восстановления системной характеристики РСА, нечувствительный к нелинейным искажениям сигнала в тракте, основанный на знаковой корреляции, а также режим записи «шумовой голограммы» для оценки спектральной плотности шума. Укрупненная блок-схема алгоритма показана на Рис.5. Приводятся результаты проверки этого алгоритма, подтверждающие высокое качество восстановления зондирующего сигнала.

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты диссертационной работы.

В приложении 1 приведено описание комплекса программ интерактивной обработки радиолокационных изображений в условиях параметрической априорной неопределенности.

В приложении 2 приведено краткое описание и исходный текст (на языке С) программы оценки импульсной характеристики РСА.

Рис. 5 Алгоритм на основе знаковой корреляции.

В приложении 3 приведен исходный текст программы (на языке

С++) восстановления оценки импульсной характеристики РСА в условиях сильных нелинейных искажений в тракте РСА.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Горячкин О.В. Автоматическая фокусировка изображений в радиолокаторе с синтезированной апертурой.// ТУЗС «Анализ сигналов и систем связи». Спб., 1996, №161, с. 128-134.

2. Горячкин О.В. Быстрый алгоритм дискретного преобразования Френеля хая составной длины последовательности. // ТУЗС «Обработка сигналов в системах связи». Спб., 1996, №162, с.24-26.

3. Горячкин О.В.. Кловский Д.Д. Статистический алгоритм обращения оператора свертки с неизвестным ядром.// В сб. докладов научно-технической конференции «Радио и волоконно-оптическая связь, локация и навигация».-г. Воронеж, 1997, т.1, с.227-232.

4. Горячкин О.В. О возможности восстановления импульсной характеристики радиолокационного канала для некоторых моделей нестационарных полей.// В сборнике научных трудов молодых ученых ПИИРС «Информатика, радиотехника, связь», Вып.1.- г. Самара, 1996 с.9-16.

5. Горячкин О.В. Новый метод обработки данных РЛС с синтезированной апертурой. // В сборнике научных трудов молодых ученых ПИИРС «Информатика, радиотехника, связь», Вып.2,- г. Самара, 1997 с.7-13.

6. Горячкин О.В., Филимонов А.Р. Инструмент для анализа многомерных данных дистанционного зондирования. // В сборнике научных трудов молодых ученых ПИИРС «Информатика, радиотехника, связь», Вып.2.-г.Самара,1997с.14-18.

7. Кловский Д.Д. Горячкин О.В. Восстановление радиолокационного изображения в условиях априорной неопределенности относительно параметров пространственно временного сигнала РСА.// В сб. Тезисы докладов 51-й научной сессии РНТОРЭС им. А.С.Попова - г. Москва, 1996, с.149.

8. Горячкин О.В., Кловский Д.Д. Математическое моделирование алгоритма восстановления импульсной характеристики радиолокационного канала для нестационарного входного воздействия. // В сб. Тезисы докладов 52-й научной сессии РНТОРЭС им. А.С.Попова - г. Москва, 1997, с.46.

9. Горячкин О.В., Дусаев Ш.З.. Железное Ю.Е., Мусинянц Т.Г., Нейман И.С., Филимонов А.Р. Многоцелевой авиационный радиолокационный комплекс картографирования земной поверхности и исследования природных ресурсов на базе конверсионных космических технологий. // В сб. Тезисы докладов всероссийской научно-практической конференции «Конверсия оборонно-промышленного комплекса. Двойные технологии» - г. Самара, 1997.

10. Горячкин О.В. Железное Ю.Е., Курганов В.Я., Прокудин В.В., Филимонов А.Р. Информационные критерии оценки качества систем дистанционного зондирования земли. // В сб.: Тезисы докладов научно-технической конференции «Автоматизированные информационные системы при строительстве и эксплуатации зданий, сооружений и объектов жизнеобеспечения ».- г.Самара, 1996.

11. Горячкин О.В. Железнов Ю.Е., Курганов В Л., Прокудин В.В., Филимонов А.Р. Новые технологии дистанционного радиолокационного подповерхностного зондирования и их возможное применение в строительной индустрии. // В сб.: Тезисы докладов научно-технической конференции «Автоматизированные информационные системы при строительстве и эксплуатации зданий, сооружений и объектов жизнеобеспечения ».- г.Самара, 1996.

12. Кловский Д.Д., Горячкин О.В. Автофокусированный синтез радиолокационных изображений. // В сб.: Тезисы докладов научно-технической конференции проф.-преп. и инж.-тех. состава ПИ-ИРС. - г.Самара 1995г.

13. Горячкин О.В. Сравнительный анализ вычислительной сложности быстрых алгоритмов восстановления радиолокационных изображений. // В сб.: Тезисы докладов научно-технической конференции проф.-преп. и инж.-тех. состава ПИИРС. - г.Самара 1996г.

14. Горячкин О.В. Экспериментальная проверка алгоритма восстановления зондирующего сигнала радиолокатора с синтезированной апертурой. // В сб.: Тезисы докладов научно-технической конференции проф.-преп. и инж.-тех. состава ПИИРС. - г.Самара 1997г.

15. Goriachkin O.V., Klovsky D.D. Non-parametrical Focusing in the SAR.-Proceedings European Conference on Synthetic Aperture Radar, 26-28 March l996,Konigswinter, Germany, p.551.

16. Goriachkin O.V., Klovsky D.D. New Method for Wideband Low Frequency SAR Data Processing. // Proceedings Third International Air-

borne Remote Sensing Conference and Exhibition, 7-10 July 1997, Copenhagen, Denmark, v.2, p. 147-154. 17. Goriachkin O.V., Filimonov A.R., Klovsky D.D., Shatskih S.J.. The New Tool for Joint Processing of the Information From Various Remote Sensors. // Proceedings Third International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition, 7-10 July 1997, Copenhagen, Denmark, v.l, p.387-392. .

Корректор ВяткинаС.С. Подписано в печать. 13.11.97 г. Формат 80x641/16. Печатных листов 1.6 п.л. Уч.-изд. - 20 стр.

Цена договорная. Заказ №57. Тираж 100 экз._

Ротапринт ПИИРС, ул. Л-Толстого, 23.