Описан радиолокатор с синтезированной апертурой (РСА), разработанный и созданный в Радиоастрономическом институте НАН Украины. РСА работает в 3-см диапазоне длин волн и предназначен для получения многовзглядовых изображений с борта легкомоторных самолетов. Описаны технические и научные решения, примененные при создании радиолокатора. Приведены характерные примеры полученных радиолокационных изображений.

Отмечено, что нескомпенсированные фазовые ошибки приводят к ухудшению качества радиолокационных изображений, полученных с помощью радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА). Этот эффект особенно заметно проявляется в системах с высоким пространственным разрешением. Предложен новый подход для оценки остаточных фазовых ошибок в радиолокационных сигналах РСА бокового обзора. Основная идея метода состоит в оценке локальных квадратичных ошибок на коротких временных интервалах с последующим восстановлением неизвестной фазовой ошибки на временных интервалах произвольной длины. Для локальной оценки используется алгоритм автофокусировки по смещению изображений - Map-Drift Autofocus. Эффективность предложенного метода подтверждена примерами реальных радиолокационных данных.

Радиолокаторы с синтезированной апертурой (РСА), установленные на самолетах или спутниках, позволяют получать изображения сцены с высоким пространственным разрешением. Обработка данных в таких радиолокаторах представляет собой оптимальную фильтрацию сигналов от неподвижных точечных отражателей. Сигналы, принятые от движущихся целей, обрабатываются несогласованным фильтром. Это означает, что образы движущихся целей на изображении оказываются расфокусированными и смещенными из своих истинных положений, поэтому получить информацию о движущемся объекте из обычного РСА-изображения оказывается затруднительно. Тем не менее, проблема обнаружения движущихся целей с помощью РСА является важной для многих практических приложений. Один из методов решения задачи с помощью обычного РСА с одной антенной основан на многовзглядовой обработке, под которой понимается построение нескольких изображений-взглядов одного и того же участка местности по данным, собранным на разных интервалах времени. Идея подхода заключается в том, что неподвижные цели на изображениях-взглядах сохраняют свои положения, а движущиеся цели смещаются, что позволяет отличить движущиеся цели от неподвижных. Кроме того, по смещению целей можно оценить параметры их движения. На основе общих уравнений, описывающих процесс формирования многовзглядовых изображений во временной области, получены формулы, описывающие смещение образов движущейся цели в предположении, что цель движется с постоянным вектором скорости. Установлено, что в рамках такого подхода можно определить дальность до цели, модуль и радиальную компоненту вектора относительной скорости цели. Для нахождения истинного положения и вектора собственной скорости цели необходимо использовать дополнительную информацию, например, траекторию цели. В противном случае сохраняется неопределенность между скоростью и положением цели. Полученные теоретические результаты проиллюстрированы компьютерным моделированием.

New effective methods of the Doppler centroid estimation and autofocusing, which are based on the estimation of the aircraft orientation angles and acceleration from reflected radar signals, are proposed. These methods allow for simplifying and reducing the price of the navigation system that is needed to produce high-quality and high-resolution radar images. The methods have been successfully introduced and tested in the airborne side-looking synthetic aperture radar installed on a light-weight single-engine biplane Antonov AN-2.

A novel method is proposed for retrieving the Earth surface topography by using a squint-mode airborne synthetic aperture radar with a single antenna. The idea of the method is based on the fact that the spatial location of a resolution cell on the ground can be found as the intersection of the range sphere, the Doppler cone, and the elevation plane of the antenna pattern. The method requires high-accuracy Doppler centroid measurements for each resolution cell by the backscattered signal, as well as accurate measurements of the antenna beam orientation angles.

Радиолокатор с синтезированной апертурой (РСА) является эффективным инструментом для формирования изображений поверхности земли с высоким пространственным разрешением. Одним из факторов, влияющих на качество получаемых изображений, являются нестабильности полета самолета. Проблема состоит в том, что несмотря на применение общепринятой процедуры компенсации отклонений траектории, которая необходима для построения синтезированной апертуры, нестабильности ориентации реальной антенны остаются нескомпенсированными. Это приводит к радиометрическим (яркостным) искажениям на изображениях. Такая проблема особенно актуальна в случае применения кадровых алгоритмов обработки данных РСА, основанных на использовании быстрого преобразования Фурье (например, дальностно-доплеровского алгоритма), которые предполагают постоянную ориентацию луча антенны в пределах больших блоков данных. Рассмотрен метод коррекции радиометрических искажений на радиолокационных изображениях при проведении РСА-обработки в частотной области. Идея метода основана на построении увеличенного числа РСА-взглядов, что соответствует расширению обрабатываемой полосы доплеровских частот. Показано, что расширение полосы частот позволяет компенсировать влияние двух эффектов: изменения углов ориентации антенны во времени относительно вектора скорости самолета, а также возможного дополнительного расширения полосы доплеровских частот принятых сигналов в результате применения процедуры компенсации ошибок движения. Полученное увеличенное число РСА-взглядов используется для восстановления многовзглядового РСА-изображения без радиометрических искажений.