Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ВОЗМОЖНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕИВАЮЩИХ СВОЙСТВ ОБЪЕКТОВ

Панкова В.А. 1
1 Воронежский институт высоких технологий
Дана классификация методов, применяемых при оценке рассеивающих свойств объектов. Указаны три характерных областей, в которых исследователи могут наблюдать размеры рассеивателей. Рассматривается задача рассеяния электромагнитной волны на объекте, представленном совокупностью независимых отражателей, расположенном на опорно-поворотном устройстве. Приведены выражения, описывающие особенности использования радиоголографического подхода, при учете изменения структуры поля облучения в процессе измерений, позволяющие провести расчет радиолокационного изображения. Рассмотрен также второй подход к получению радиолокационного изображения, который состоит в том, что задача восстановления рассматривается как обратная. Элементы оператора искажений находятся из вида выражения, описывающего прямой процесс формирования поля вторичного излучения объекта. Проводилась оценка разрешающей способности локальных отражателей в виде точечного источника.
восстановление изображений
обратная задача
радиоголографический подход
1. Аббас Д.Х. Разработка подсистемы САПР для проведения анализа рассеивающих свойств объектов с& поглощающими покрытиями на основе фацетной модели& / Д.Х. Аббас, А.П. Преображенский / Моделирование, оптимизация и& информационные технологии. 2017. № 2(17). С. 10.
2. Воронов А.А. Обеспечение системы управления рисками при возникновении угроз информационной безопасности& / А.А. Воронов, И.Я. Львович, Ю.П. Преображенский, В.А. Воронов& // Информация и& безопасность. 2006. Т. 9. № 2. С. 8-11.
3. Глотова Т.В. О некоторых характеристиках методов трассировки лучей / Т.В. Глотова& // Международный студенческий научный вестник. 2016. № 3-2. С. 223-224.
4. Ермилов Е.В. Риск-анализ распределенных систем на основе параметров рисков их компонентов& / Е.В. Ермилов, Е.А. Попов, М.М. Жуков, О.Н. Чопоров& // Информация и& безопасность. 2013. Т. 16. № 1. С. 123-126.
5. Калашников А.О. Атаки на информационно-технологическую инфраструктуру критически важных объектов: оценка и& регулирование рисков& / А.О. Калашников, Е.В. Ермилов, О.Н. Чопоров, К.А. Разинкин, Н.И. Баранников& // монография / под ред. чл.-корр. РАН Д.А. Новикова. Воронеж, Издательство: ООО «Издательство «Научная книга», 2013, 159 с.
6. Львович И.Я. Основы информатики& / И.Я. Львович, Ю.П. Преображенский, В.В. Ермолова& / учебное пособие, Воронеж, Издательство: Воронежский институт высоких технологий, 2014, 339 с.
7. Пахомова А.С. Целенаправленные угрозы компьютерного шпионажа: признаки, принципы и& технологии реализации& / А.С. Пахомова, О.Н. Чопоров, К.А. Разинкин // Информация и& безопасность. 2013. Т. 16. № 2. С. 211-214.
8. Преображенский А.П. Моделирование и& алгоритмизация анализа дифракционных структур в& САПР радиолокационных антенн / А.П. Преображенский // Воронеж, Издательство: Издательско-полиграфический центр «Научная книга» (Воронеж), 2007, 248 с.
9. Преображенский А.П. Исследование возможности определения формы объекта в& окрестности восстановления локальных отражателей на поверхности объектов по их диаграммам обратного рассеяния / А.П. Преображенский // Телекоммуникации. 2003. № 4. С. 29-32.
10. Шутов Г.В. Характеристики методов трассировки лучей / Г.В. Шутов& // Международный студенческий научный вестник. 2016. № 3-2. С. 238-239.

Рассматриваемые методы при оценке рассеивающих свойств объектов можно условным образом разбить по трем классам. Первый из них связан с асимптотическими методами. Среди них применяют геометрическую оптику, физическую оптику, геометрическую теорию дифракции [1, 7]. Ко второму классу относятся строгие методы – интегральных преобразований, методы, базирующиеся на интегральных уравнениях. И еще, к третьему классу относят комбинированные методы.

В качестве примера подобных подходов можно указать метод стационарного функционала Ю. Швингера, различные гибридные способы, в которых сочетают целую совокупность методов и др.

Выделяют три характерных области, в пределах которых могут быть размеры рассеивателей L: квазистатическая (по-другому ее называют релеевской), тогда L/( l lt; lt; 1; резонансная, тогда L/l ( l~ 1; квазиоптическая, тогда L/( l gt; gt; 1 ((l– является длиной радиоволны).

Для квазистатической области решения задач могут получиться на базе решений волновых уравнений (уравнений Гельмгольца), но решения аналитическим способом можно достичь не всегда и необходимо использовать численное решение.

Для резонансной области (ее рассматривают как трудную в исследовательских задачах) во многих случаях прибегают к методу разделения переменных или методу интегральных уравнений.

Для квазиоптической области могут быть использованы два вида способов: лучевые и волноводные. Лучевые методы, в основном могут быть представлены геометрической оптикой и ее уточнениями.

Множество экспериментальных методов, связанных с определением характеристик вторичного излучения может быть подразделено по методам: проведение натурных измерений; использование масштабных электродинамических моделирований; масштабных акустических моделирований.

В методах натурных измерений выделяют два подхода: динамические и статические измерения.

Снятие динамических характеристики происходит для процессов реальных полетов, при этом необходимо применять соответствующие приборы.

Снятие статических характеристик происходит [2, 5] на испытательных полигонах. Идет закрепление объектов на необходимых высотах по отношению к земной поверхности на основе тросов или применяются покрытые слабоотражающими материалами колонны, их [4, 6] и поворотные устройства соединяют.

Реализацию метода масштабного электродинамического моделирования осуществляют при помощи полигонных установок, которые являются аналогичными применяемым при процессах натурного статического моделирования или для безэховых камерах.

В методе гидроакустического моделирования используют аналогию акустических и электромагнитных волновых процессов в изотропных средах.

Увеличивающиеся возможности в области радиолокационных сенсоров и растущие значения пропускной способности каналов беспроводной связи определяют непрерывный рост объемов данных по изображениям, которые передаются в радиолокационные центры обработки. При таких условиях актуальной может считаться автоматизация, тех основных операций по анализу и осуществления интерпретации радиолокационных изображений (РЛИ), их на настоящее время выполняют квалифицированные эксперты.

Объект, представленный совокупностью независимых отражателей, расположен на опорно-поворотном устройстве (рис. 1). Антенна А располагается в дальней зоне, создает поле облучения и осуществляет прием рассеянного объектом поля в наборе k = 0...Nk – 1 точек. Задачей является определение амплитудно-фазового распределения (АФР) поля вторичного излучения объекта в рабочей зоне D по массиву Ek зарегистрированных отсчетов диаграммы обратного рассеяния (ДОР).

При использовании радиоголографического подхода, с учетом изменения структуры поля облучения в процессе измерений, расчет РЛИ можно провести следующим образом [8, 9]:

pank01.wmf, (1)

pank02.wmf,

где xi, yj – точки изображения, i = 0...Ni – 1, j = 0...Nj – 1, pank03.wmf – АФР в области D, восстанавливаемое с k-й точки наблюдения, pank04.wmf – АФР антенны при расположении антенны в k-й точке наблюдения, Eпл – АФР плоского поля, распространяющегося в направлении j = 0, pank05.wmf, l – длина волны, xk = Rcosjk, yk = Rsinjk – координаты точки наблюдения, R – расстояние до объекта, удовлетворяющее условию дальней зоны, jk – угол наблюдения.

После подстановок (1) принимает вид

pank06.wmf. (2)

Выражение (2) представляет основу для синтеза первого алгоритма восстановления РЛИ.

pank1.tif

Рис. 1. Схема рассеяния электромагнитных волн на объекте

Второй подход к получению РЛИ заключается в рассмотрении задачи восстановления как обратной.

Отсчеты зарегистрированного массива pank07.wmf, k = 0.. Nk – 1, представляют «смазанный» образ РЛИ. Элементы оператора искажений А находятся из вида выражения, описывающего прямой процесс формирования поля вторичного излучения объекта.

pank08.wmf, (3)

где pank09.wmf – поле вторичного излучения (неизвестное) в рабочей зоне радиолокационного измерительного комплекса, s – индекс, принимающий значение 0...S – 1, S = Ni-1Nj-1

В последнем выражении

pank10.wmf, (4)

– элементы обратного оператора, где k = 0…K, i = 0..Ni – 1.

Строится обобщенная матрица системы линейных уравнений

pank11.wmf, (5)

где d – параметр регуляризации. Параметр регуляризации d = 10-10.

Далее определяется восстанавливаемое изображение

J = pank12.wmfEs1, (6)

где Es1 = Es(Ek, yk).

pank2a.tif

Рис. 2. Расположение локальных отражателей

pank3a.tif pank3b.tif

Рис. 3. Результаты восстановления изображения на основе первого (а) и второго (б) алгоритмов

pank4.tif

Рис. 4. Результаты восстановления максимума второго источника

С использованием алгоритмов (1)-(2) и (3)-(6) проводилась оценка разрешающей способности локальных отражателей [3, 10] в виде точечного источника. Расстояние до локального отражателя составляло R = 500l, сканирование проводилось в плоскости X, Y =1l..30l. Видно (рис. 4), что значение максимума второго источника зависит практически линейно от сектора углов наблюдения.


Библиографическая ссылка

Панкова В.А. ВОЗМОЖНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕИВАЮЩИХ СВОЙСТВ ОБЪЕКТОВ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-6. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=17589 (дата обращения: 27.11.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074