Хрустальов А А Єгоров С Н ФГУП «Науково-дослідний інститут вимірювальних систем ім Ю Є Седакова »ДСП-486, м Нижній Новгород, 603950, Росія тел: +7 (8312) 666769, e-mail: niiis@niiisnnovru

Анотація – Наводяться результати розробки дослідного літакового комплексу і приклад експериментальних даних, отриманих за допомогою комплексу

I                                       Введення

Для вирішення різного роду прикладних завдань необхідні каталоги відбивних характеристик реальних поверхонь з урахуванням кутової залежності діаграм зворотного розсіювання Такі каталоги можуть бути складені на основі дистанційного зондування різних підстилаючих поверхонь, виконаного з борту літака

Дослідницький літаковий комплекс (ІСК) призначений для проведення радіофізичних досліджень відбивних характеристик реальних поверхонь ІБК складається з бортового і наземного устаткування

II                              Основна частина

Бортовий комплекс розміщується на борту літака і включає до свого складу:

• систему управління, що здійснює управління роботою комплексу, на основі спеціально розробленого БНЧ

• інерційну навігаційну систему, що забезпечує облік параметрів руху літака вздовж траси польоту, на основі авиагоризонта АГБ-ЗК

• систему оптичної реєстрації, призначену для виконання аерофотозйомки необхідну для визначення місця розташування літака і фіксації в оптичному діапазоні досліджуваних подстилающих поверхонь, на основі фотокамери РФК-5

• систему радіолокаційної реєстрації, що виконує вимір відбивних характеристик реальних подстилающих поверхонь в мм діапазоні довжин хвиль, на основі експериментального макета радіолокатора міліметрового діапазону радіохвиль (РЛ), пульта управління (ПУ) РЛ і пристрої для реєстрації форми відбитих сигналів СУПІ-16, реєструючого форму миттєвих огинають відображених сигналів

• систему зберігання інформації, на основі стійки магнітної реєстрації МРМС-03

До наземного комплексу відноситься устаткування, що забезпечує обробку інформації, отриманої бортовим комплексом Наземний комплекс вкпючает в себе: засоби обчислювальної техніки математичне забезпечення

Кожен радіоімпульс РЛ випромінюється по одному з променів АФС РЛ і обробляється по одному з каналів обробки РЛ Між номерами променів АФС і каналами обробки приймача є строга відповідність РЛ здійснює передачу і прийом радіоімпульсів міліметрового діапазону, вимірювання величини дальності і радіояркості (амплітуд відбитих радиоимпульсов, що характеризують відбивні характеристики підстилаючих поверхонь) Інформація про величини дальності і радіояркості з кожного з каналів РЛ надходить на ПУ З пульта ПУ інформація про дальність і радіояркості надходить на блок БНЧ ІБК У блоці БНЧ ІБК відбувається накопичення і упаковка в отриманій інформації в формат, зручний для запису на цифровий магнітофон системи зберігання інформації МРМС-3

АФС РЛ розташована в антеною підвісці До складу АФС входить 5-променева дзеркальна антена Промені антени орієнтовані симетрично щодо нормалі до площини її розкриву При цьому промінь 3 (центральний) спрямований по нормалі, промені 2 і 4 откпонени на ± 5 градусів, а промені 1 і 5 відхилені на ± 10 градусів У антеною підвісці ІБК крім АФС РЛ знаходиться фотокамера РФК-5, жорстко повязана з антеною таким чином, щоб напрямок променя 1 антени збігалося з оптичною віссю фотокамери Фотокамера призначена для оптичної реєстрації лоцируемой місцевості

Основними результатами вимірювань є: похила дальність в заданому напрямку, радіояркость, форма відображеного імпульсу До додаткової інформації належать: номер променя АФС, що визначає напрям візування, ознака фотозйомки, використовуваний для привязки номера фотокадру до такту зондування, кути крену і тангажа антеною підвіски

Стійка магнітної реєстрації МРМС-03 (цифровий магнітофон «Візерунок – 2В») здійснює запис масиву цифрової інформації і мовного супроводу на магнітну стрічку Цифрова інформація записується блоками по 37 рядків, кожен з яких має обєм 20 біт Частота проходження рядків – 8 кГц, блоків -125 Гц Кожен блок містить результати вимірювання при зондуванні по одному з напрямків візування

До складу наземного комплексу входить комплекс обробки інформації і необхідне математичне забезпечення Обробка інформації в комплексі здійснюється в два етапи: ведення в ПЕОМ інформації з магнітного носія обробка та реєстрація отриманої інформації

У бортовому комплексі ІБК запис отриманої інформації проводиться на магнітну стрічку У наземному комплексі стрічка з інформацією встановлюється в полукомплекс зберігання інформації (на цифровий магнітофон «Візерунок-2В») Перезапис інформації з магнітної стрічки на жорсткий диск здійснюється за допомогою полукомплекса перезапису інформації До складу полукомплекса входить плата інтерфейсу, що здійснює прийом інформації з магнітофона «Візерунок-2В» і передачу її системну шину компютера, а також виконує управління стрічкопротяжним механізмом магнітофона Обробка та реєстрація отриманої інформації здійснюється за допомогою полукомплекса обробки інформації Полукомплекс включає в себе ПЕОМ та принтер Результати обробки інформації можуть виводитися на принтер

Математичне забезпечення літакового комплексу включає в себе пакет програм для обробки інформації літакового комплексу До складу пакету входять програми, які призначені для:

• перезапису інформації з магнітної стрічки магнітофона «Візерунок-2В на персональний компютер ШМ PC, отбраковивая збої, що виникають в процесі запису – зчитування з магнітофона

• перекодування інформації, отриманої комплексом, у вигляд, зручний для подальшої обробки, виробляючи корекцію недостовірних значень

• обробки інформації комплексу для однорідної поверхні

• обробки інформації комплексу для траси, коли вся траса польоту літака розбивається на ділянки, усередині яких проводиться обробка і на їх підставі будується графік трасових значень

• На основі розшифрованої інформації здійснюється обробка записаних бортовим комплексом параметрів для однорідної ділянки При цьому можуть бути розраховані

• середнє значення, СКО, функція щільності розподілу ймовірностей

а) тимчасових перетинів, відповідних максимумів амплітуди відбитих сигналів

б) тимчасових перетинів, відповідних центроїди відбитих сигналів

в) тимчасових перетинів, відповідних перетинанню сигналом фіксованого порога

г) енергії відбитих сигналів

• радіус кореляції амплітудних внутрішньо-пульсних флуктуацій

• функція спектра, ширина спектра амплітудних внутріімпульсной флуктуацій

На основі розшифрованої інформації здійснюється обробка записаних бортовим комплексом параметрів для траси При цьому можуть бути розраховані

• середнє значення і СКО амплітуди відбитого сигналу в тимчасовому перерізі, відповідному максимуму усередненої обвідної вздовж траси польоту

• середнє значення і СКО максимальних значень амплітуди відбитих сигналів вздовж траси польоту

• середнє значення енергії та СКО енергії відбитих сигналів вздовж траси польоту

• середнє значення тривалостей відбитих сигналів вздовж траси польоту

• середнє значення похилих дальностей до підстильної поверхні

• середнє значення похилих дальностей до підстильної поверхні у тимчасовому перерізі, відповідному максимуму усередненої обвідної, уздовж траси польоту

• середнє значення похилих дальностей до підстильної поверхні у тимчасовому перерізі, відповідному максимумів амплітуд миттєвих огинають, уздовж траси

При побудові всіх графіків, що відображають отримані результати, по осі абсцис можуть фіксуватися моменти вкпюченія фотокамери протягом усього запису (траси), причому при початковому і кінцевому моментах спрацьовування фотокамери, на графіках вказані номери кадрів на фотоплівці

На рис 1 наведено приклад експериментальних даних, отриманих після обробки інформації ІБК для розрахунку середніх значень амплітуд відбитих сигналів у тимчасовому перерізі, відповідному максимуму усередненої обвідної уздовж

траси польоту Польоти виконані влітку на висоті 2 км Наведено експериментальні дані для кутів откпоненія від вертикалі О і 10 градусів По осі абсцис відкладено пройдену відстань, м, по осі ординат – Амплітуда відбитого сигналу, дБ / Вт

Рис 1 Експериментальні дані ІБК

Рис 1 Experimental data of the RAS

III                                 Висновок

Таким чином, розроблений дослідний літаковий комплекс, алгоритм роботи ІБК та необхідне програмне забезпечення для

проведення дистанційного зондування

різних підстилаючих поверхонь

Наведено приклад отриманих результатів роботи ІБК

RESEARCH AIRBORNE SYSTEM FOR REMOTE SENSING IN MM-RANGE OF RADIOWAVES

Khrustalev A A, Egorov S N

FSUE Federal Scientiic and Production Center Measuring System Research Institute named after Yu Ye Sedakov GSP-486, Nizhny Novgorod, 603950, Russia

Ph: +7(8312) 666769, e-mail: niiis@niiisnnovru

Abstract – There are presented the results of the research development and the example of experimental data obtained when using the system

I                                        Introduction

To solve different applied problems it is necessary to have catalogues of real background reflectance characteristics taking into account the back-scattering diagrams angular dependence Such catalogues may be compiled on the basis of underlying terrain remote sensing from the aircraft The research airborne system (RAS) is designed for carrying out radiophysics investigations of real background reflectance characteristics RAS consists of the airborne and the ground equipment

II                                       Main Part

The airborne system is placed at the aircraft The ground equipment includes the equipment providing processing of the information obtained by the airborne system Each radar radio-pulse is radiated along one of the radar AFS beams and is processed in one of the radar channels There is strict correspondence between the numbers of AFS and the receiver processing channels Information about the distance and the radio-brightness from each radar channel is transmitted to the control panel AFS comprises 5-beam reflector antenna The measurements main results are: the slant distance in the given direction, radio-brightness, reflected pulse shape The aircraft system software includes the program package for the aircraft system data processing

On the basis of the decoded information processing of the parameters for a homogeneous region or parameters for a propagation path section

III                                      Conclusion

There were developed the research airborne system, the algorithms and the software to provide underground terrain remote sensing There is presented an example of the system operation results

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р