Обновить
Комментарии 7

Спасибо, очень интересная работа и обстоятельный рассказ.


Может быть наивный вопрос: как правильно измерить разрешение такого метода? Нужно обязательно калиброваться по известным объектам (типа таких), или же есть самодостаточные методы (вроде Аллановской дисперсии для одномерных данных)? И что ограничивает максимальное разрешение в SAR?

Разрешение определяется не только железом, но и последующей обработкой радиолокационных данных. Экспериментально разрешение всей системы (вместе с обработкой), а также ряд других параметров можно определить по изображению уголкового отражателя. Это изображение приблизительно описывается двухмерной sinc-функцией. Тогда разрешение по каждому направлению определяется по уровню -3 дБ главного лепестка. Не имея таких изображений, можно только оценить разрешение.


Максимальное разрешение по дальности зависит от полосы зондирующего импульса и обычно ограничивается скоростью передачи данных со спутника на Землю, а не невозможностью увеличить полосу.
Теоретическое разрешение по азимуту определяется длинной антенны, однако, мы не можем бесконечно уменьшать антенну. Связано это с тем, что частота следования импульсов(PRF) не может быть меньше некоторой величины (2V/L), иначе мы получим проблемы связанные с алиасингом. Уменьшение длины антенны приводит к увеличению нижней границы PRF.


Если увеличивать PRF, то возможно перекрытие во времени эхо-импульсов, отраженных от ближней границы по дальности и дальней. Таким образом, мы имеем ограничение и сверху:


$$
\frac{2V}{L} < PRF < \frac{C}{2H}(sec(\theta {far}) — sec(\theta {near}))^{^{-1}}
$$


где V — скорость спутника (~7000 м/с), L — длина антенны (~10м), C — скорость света, H — высота спутника (~ 800км), Ѳfar и Ѳnear — углы обзора соответственно дальней и ближней границ дальности (~18° и 24°). Для приведенных величин получаем: 1400Гц < PRF < 4400Гц. Здесь также возникает ограничение, связанное со скоростью передачи данных, поэтому для спутниковых систем PRF выбирается около 1600 — 2300 Гц, а максимальное разрешение по азимуту составляет около 5 м. Отметим, что эти рассуждения мы проводили для маршрутного режима РСА.

очень круто спасибо! прямо восхищение такими людьми которые такими сложными вещами занимаются! а не знал раньше про то что можно легко и дёшево запустить свой спутник!
когда ещё учился на музыканта, в начале 2000х, очень интересовался техникой, наукой и программированием, напросился в МГУ на научно-практическую конференцию, и подружился там с парнем который разрабатывал как раз такой алгоритм, определял высоты поверхности по радару, я тогда ничего не понял но запомнил на всю жизнь! и вот теперь спутники стали доступны! спасибо вам! вдохновляющая статья!

Возможно, эту статью следовало бы назвать немного иначе? Ибо про «спутники» — совсем чуть, про «перспективы» здесь так себе, про «железо» чуть больше, а вот про методы программной обработки РЛ сигналов — вполне достаточно. Но, на мой взгляд, самое интересное, что можно делать (после создания и запуска СВОЕГО спутника) — обрабатывать информацию с него. И для этого, вероятно, нужно сформулировать цель. Отсюда у меня вопрос — а цель-то у вас какая?

P.S. Буду рад общению и с удовольствием поделюсь [вероятно устаревшими] знаниями. )))
Пока наша цель — всесторонне освоить технику РСА. Естественно, в рамках наших возможностей.
Честно сказать, я не до конца понял, каким образом синтезируется итоговая ДН, т.к. всю жизнь имел дело с реальными, а не синтетическими ДН. Отстал от жизни))) Тем не менее — тема, для меня, очень интересна. Интересен математический аппарат. Самое сложное, что я не смог осознать (на текущем этапе) — почему при более широкой физической (реальной) ДН получается более высокая разрешающая способность синтетической ДН? Есть и еще куча вопросов, на которые я не смог найти ответа. Если Вы сможете меня просветить, чтобы мои познания о радиолокации, полученные в лет 30 назад, совместились с этими новыми знаниями. Было бы круто…

Апертура синтезируется следующим образом: мы делаем луч как можно шире (в некоторых пределах, см комментарий выше). Тогда сигнал от цели будет присутствовать в эхо-сигналах, принятых в различные моменты азимутального времени (различные положения радара в пространстве, см рис.2). Рассмотрим строку азимута при дальности, на которой наблюдается цель (здесь примем миграцию дальности = 0). Сигнал от цели в этой строке соответствует ЛЧМ, поскольку фаза сигнала от цели квадратично зависит от медленного (азимутального) времени. Параметрами этого ЛЧМ сигнала являются допплеровский центроид fd и скорость изменения допплеровской частоты fR. Длительность сигнала равна длительности нахождения цели в луче (период синтезирования), то есть зависит от ширины луча. Если мы применим согласованный фильтр к этому сигналу, то аналогично направлению дальности, получим скомпрессированный сигнал. Положение цели будет соответствовать азимутальному времени, соответствующему допплеровскому центроиду (при идеальной геометрии fd=0 и это будет время минимальной дальности между радаром и целью).
Можно определить допплеровскую полосу этого сигнала, как скорость изменения допплеровской частоты, умноженную на период синтезирования. Этой полосой определяется разрешение по азимуту. Для увеличения разрешения нам нужно увеличивать полосу сигнала. В данном случае мы можем только увеличить период синтезирования, поскольку fR определяется из геометрии РСА (fR=2V^2/(lambdaR)). Таким образом получаем, что период синтезирования тем больше, чем меньше антенна, или при более широкой физической (реальной) ДН получается более высокая разрешающая способность по азимуту.

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.