Получение количественных оценок образования крупных айсбергов и взаимосвязи температуры воздуха Южного полушария с количеством крупных айсбергов и запасами воды в них, страница 5

     Поскольку в РСА для достижения высокого разрешения по одной из пространственных координат используется зависимость доплеровской частоты от времени, каждый элемент изображения формируется в результате обработки большого количества последовательных отраженных сигналов, что при формировании полного изображения приводит к большому числу арифметических операций. Сложность и объем арифметических операций находятся еще за пределами возможностей современных процессоров, работающих в реальном времени. Разборка цифровых процессов для космических РСА представляет собой многообещающую и интенсивно развивающуюся область исследований.

     Для повышения эффективности использования информации, содержащейся в полученном радиолокационном изображении, прибегают к ряду операций обработки данных после формирования радиолокационного изображения. К таким операциям относятся, в частности, сопоставление (registration) радиолокационного изображения с изображениями, полученными многозональными и ИК-датчиками, автоматический анализ текстуры, статический анализ шума зернистости.

В радиолокационном методе синтезирования апертуры, для того чтобы получить изображение облучаемой поверхности Земли с высоким разрешением, используется одновременно информация о доплеровских частотах в отраженных сигналах и информация о времени задержки сигналов на дальность до цели. Обычно РЛС осуществляет обзор поверхности в боковом направлении с одной стороны от траектории движения летательного аппарата – носителя РСА (перпендикулярно его траектории), что необходимо для исключения неоднозначности получаемых данных, относящихся к левой и правой сторонам зоны обзора. При этом РЛС излучает короткие когерентные импульсы электромагнитных колебаний по направлению к поверхности Земли. Геометрическое место точек, равноудаленных от РЛС, представляет собой концентрические сферы. Пересечение сфер с ровной (гладкой) поверхностью образует набор концентрических окружностей с общим центром в точке надир.

     Сигналы, отраженные от объектов, расположенных на окружности, имеют вполне определенное время запаздывания, но различные доплеровские частоты. В свою очередь точки, расположенные на поверхности коаксиальных конусов, ось которых совпадает с линией полета, а вершина соответствует положению РЛС, дают одинаковые значения доплеровских частот в отраженных сигналах, но различные времена запаздывания. Пересечением этих конус с ровной поверхностью образуется семейство гипербол. Объекты на поверхности Земли, расположенные вдоль гиперболы, создают отраженные сигналы с одинаковыми значениями доплеровских частот. Таким образом, если одновременно обрабатывать отраженные сигналы, которые содержат информацию о времени задержки и доплеровской частоте, то на поверхности Земли можно нанести условную координатную сетку в виде концентрических окружностей и кофокальных гипербол и каждую точку на поверхности однозначно определить конкретной величиной задержки и доплеровской частоты. Яркость каждого разрешаемого элемента радиолокационного изображения пропорциональна энергии отраженного сигнала в элементах разрешения по доплеровской частоте и временной задержке, соответствующих определенной точке на отображаемой поверхности. Разрешающая способность такой системы съемки зависит, следовательно, от точности измерения разности времен запаздывания сигналов и разности доплеровских частот, соответствующих двум соседним точкам на отображаемой поверхности.

В действительности ситуация несколько сложнее. РЛС изучает импульсные сигналы, с тем чтобы получить информацию о запаздывании отражений. Для того чтобы иметь однозначную информацию о доплеровских частотах, требуется зондировать поверхность Земли большим количеством импульсов с частотой повторения, удовлетворяющей теореме отсчетов Найквиста, и принимать соответствующие отраженные сигналы. При перемещении носителя РЛС над определенным участком поверхности Земли поступают отраженные сигналы, которые содержат интересующие нас измерения доплеровской частоты и расстояния во времени для всех точек поверхности, облучаемой РЛС. Эти временные последовательности затем обрабатываются для однозначной идентификации каждой точки поверхности и в конечном счете для формирования полного радиолокационного изображения. Вот почему формирование каждого элемента радиолокационного изображения требует очень большого количества вычислительных операций. В оптических же датчиках ситуация иная. Проще говоря, в радиолокационной системе на первом этапе формируется эквивалент голограммы поверхности, а затем требуется последующая обработка голограммы для создания радиолокационного изображения. Такую обработку можно выполнить или оптически, или цифровыми методами.