ИСТИНА

Предметная область. Исследование ведется в нескольких смежных областях, соответствующих паспорту специальности 05.13.11: модели, методы и программные средства визуализации данных. Постановка проблемы. На настоящий момент отсутствуют открытые отечественные разработки в области получения РЛИ разрешения менее 50 см с авиационных радиолокаторов с синтезированной апертурой. Сложность их получения определяется малой устойчивостью летательного аппарата и недостаточной точностью бортовой навигационной системы. Предметами исследования являются методы оптимизации комплексных функций, методы интерполяции, существующие методы автофокусировки РЛИ, существующие математические модели, на основе которых проводится синтез РЛИ. Помимо этого исследуются существующие методы фильтрации спекл-шумов. Цель работы. Разработка математических методов повышения разрешающей способности РЛИ при его построении по данным авиационного РСА с учетом особенностей полета летательного аппарата для достижения заявленных параметров РЛИ и их оптимального представления оператору для дальнейшей дешифровки. Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи: 1) Разработать метод получения функций траекторных нестабильностей (ТН) по данным БНС и построить определяемое этими функциями преобразование комплексной функции регистрируемого системой РСА сигнала, позволяющее устранить фазовые и траекторные искажения. 2) Создать метод построения итеративной процедуры автофокусировки РЛИ на основе определения характеристик фильтра путем минимизации ширины пика корреляционной функции между сигналом и предложенным фильтром. 3) Построить отображение комплексной функции принимаемого сигнала в область действительных чисел, достигающего максимального значения при наилучшем полученном разрешении РЛИ. 4) Создать метод преобразования динамического диапазона, то есть отображения комплексной функции РЛИ в область , для последующего представления оператору для дешифровки. 5) Разработать метод получения целевого разрешения РЛИ для систем РСА высокого разрешения в условиях зашумленности сигнала. Методы исследования. В ходе работы над диссертацией использовались теоретические и экспериментальные методы. Теоретическими являются теория цифро-вой обработки сигналов, методы математического моделирования, методы вычисли-тельной математики, численные методы. Для экспериментальной отработки методов был создан комплекс программ на языке программирования Cи. Эксперименты проводились как с данными, созданными на основе математической модели полета, так и с реальными данными, полученными с тестовых экземпляров авиационных РСА. Целью экспериментов было получение РСА высокого разрешения (ширина главного пика отклика от точечного отражателя по уровню –3 дБ должна быть меньше 50 см в любом направлении). Достоверность результатов подтверждается экспериментами на реальных данных, полученных с авиационных РСА. Характеристики полученных РЛИ (динамический диапазон, разрешающая способность) и степень их изменения при изменениях параметров математической модели соответствуют предсказанным значениям на этапе моделирования. Личный вклад автора. В основу диссертации легли результаты, полученные лично автором или при его непосредственном участии. Все математические утверждения, оформленные в виде теорем, доказаны лично автором. Научная новизна: 1) В диссертации предлагается новый подход к обработке данных РСА и данных бортовой навигационной системы (БНС) как комплексных функций, позволяющий привести принимаемый сигнал в соответствие с требованиями существующих методов и, как результат, улучшить соотношения сигнал/шум на РЛИ без изменений в процедуре синтеза. 2) Впервые предложен метод сложности O(n) (n – количество зарегистрированных зондирующих импульсов) гладкого преобразования данных БНС в функцию, определяющую искажения регистрируемого сигнала. 3) Создан метод автофокусировки путем оптимизации характеристик фильтра комплексной функции. 4) Разработан оригинальный метод преобразования динамического диапазона, улучшающий различимость некоторых классов объектов на радиолокационном изображении высокого разрешения с высоким уровнем спекл-шума. 5) Предложена новая математическая модель полета летательного аппарата, учитывающая только отклонения летательного аппарата в плоскости, перпендикулярной направлению полета, позволяющая построить процедуру синтеза с учетом незначительных отклонений от расчетной траектории. Практическая значимость. 1) Программное обеспечение обработки данных радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) высокого разрешения, созданное на основе предложенных методов, позволяет получить радиолокационное изображение (РЛИ) с разрешением менее 1 метра с авиационного РСА без использования закрытых зарубежных разработок. 2) Разработанные методы преобразования динамического диапазона позволяют улучшить различимость некоторых типов объектов на РЛИ высокого разрешения. По сравнению с существующими методами улучшение константы различимости по Веберу-Фехнеру составляет до 120%.