Антенны устанавливаются жестко, за исключением относительно узконаправленных антенн Х-диапазона, которые монтируются на приспособление с ручным приводом. Установка требуемого рабочего положения антенны в угломестной плоскости осуществляется оператором перед началом работы или в процессе съемки (рис. 2).
Рис.2. Антенна Х диапазона в салоне самолета Ан-30.
В качестве навигационной системы может использоваться спутниковая система типа GPS, ГЛОНАСС, комбинированная система GPS + ГЛОНАСС или малогабаритная интегрированная навигационная система (МИНС) типа "Компанав", обеспечивающая измерения не только координат и скоростей носителя, но и углов крена и тангажа, угловых скоростей и линейных ускорений.
При монтаже РСА на новом типе носителя основное время тратится на монтаж антенны напротив иллюминатора и подключение аппаратуры к борт-сети ЛА. Общее время установки не превышает 1ч2 часа. На отработанный тип носителя, например, на самолеты типа Ан-30, CN 235 или на вертолет типа Ми-8, монтаж производится не более, чем за 30 минут.
Возможность проведения съемок с борта динамичных авиационных носителей, включая вертолеты, реализована за счет применения специального программного обеспечения синтеза радиолокационных изображений, использующего, в том числе, адаптивные алгоритмы автофокусировки РЛИ.
Система обработки радиолокационных данных является одной из наиболее сложных компонент РСА «Компакт». Задачей системы обработки является формирование радиолокационных изображений и последующая тематическая обработка информации полученной, как в разных частотных диапазонах, так и в существенно меняющихся условиях съемки - различные носители, углы визирования, динамические искажения и т.д.
Наличие мощной системы обработки позволяет существенно «облегчить» требования к аппаратной части радиолокатора и обеспечить эффективность его применения в широком диапазоне условий, включая использование на легких динамичных носителях.
Система формирования РЛ изображений радиолокаторов «Компакт» использует значительную часть современного мирового опыта обработки данных РСА (двумерные алгоритмы синтеза, системы совместной обработки навигационной информации и автофокусировки), представленного в литературе [9-11] и трудах специализированных конференций EUSAR, RADAR и др. Некоторые характерные особенности системы формирования РЛ изображений были представлены в [12].
С использованием системы тематической (вторичной) обработки были проведены научные исследования по ряду направлений, включая:
? Анализ характеристик отражения, включая измерения ЭПР и УЭПР ряда искусственных объектов и фоновых поверхностей [13, 14].
? Автоматизированное обнаружение и распознавание объектов, включая результаты реальных поисковых работ [15-17]
? Отработка технологии CHANGE DETECTION [18].
? Комплексирование радиолокационной информации, анализ свойств объектов в разных частотных диапазонах [19].
Результаты проведенных исследований позволяют в настоящее время эффективно вести разработку высокоинформативных радиолокационных систем мониторинга, направленных на практическое решение тематических задач в различных областях.
Рабочие конфигурации РСА семейства "Компакт" допускают исполнение как в виде однодиапазонных (одноканального или двухканального) радиолокаторов, так и в виде многодиапазонных РСА.
Одноканальные РСА применяются в случае, когда полученные радиолокационные изображения могут использоваться без дополнительной видовой информации. Примеры работы подобных систем могут быть проиллюстрированы радиолокационными изображениями, полученными в Х-диапазоне с борта вертолета Bell 214 и в L-диапазоне с борта самолета Y7 (рис. 3 и 4, соответственно).
Рис.3. РЛИ города и гавани в Х диапазоне с борта вертолета Bell-214
Двухканальные однодиапазонные РСА применяются с целью обеспечения следующих режимов работы комплекса:
? получение РЛИ для всех компонент поляризационной матрицы рассеяния (ВВ, ВГ, ГВ, ГГ) (в настоящее время готовится к натурным испытаниям такой радиолокатор L-диапазона);
? измерение параметров движения наземных объектов (режим СДЦ);
? измерение параметров рельефа местности (режим интерферометрии).
Базовой для всех трех режимов является схема с двумя приемопередатчиками и двумя цифровыми ядрами. Режимы применения отличаются относительным размещением антенн и вариантами программ управления формированием серии зондирующих импульсов.
В режиме съёмки полной поляризационной матрицы осуществляется череспериодное излучение сигналов в разных поляризациях при одновременном приеме отраженных сигналов в обеих поляризациях (в согласованной и в кросс-поляризации).
В режимах СДЦ и интерферометрии излучение осуществляется одним каналом передатчика с одновременным приемом отраженных сигналов в согласованной поляризации. Отличиями в режимах СДЦ и интерферометрии в основном является пространственное размещение антенн.
Рис. 4. РЛИ сельхозугодий в L диапазоне с борта самолета Y7 (КНР)
На фото (рис. 5) представлен внешний вид приемопередатчика двухканального РСА L-диапазона.
Двухдиапазонные РСА позволяют использовать дополнительные информационные и функциональные возможности, возникающие при совместной обработке радиолокационной информации различных диапазонов. Примеры двухдиапазонных РЛИ представлены на рис. 6 (X- и L-диапазоны) и на рис. 7 (VHF- и L-диапазоны).
Рис.5. Фото двухканального приемопередатчика L-диапазона
Рис. 6. РЛИ ландшафта в районе г. Белоомута (Рязанская обл.), полученное с борта самолёта Ан-24 (слева - Х-диапазон, справа - L-диапазон)
Многодиапазонные РСА, применяются в исследовательских целях и при высокоинформативной комплексной съемке, например, в интересах геологоразведки. Примером подобной системы может служить созданный в НИИТП многодиапазонный комплекс из РСА Х-, L-, Р- и VHF-диапазонов.
Особенности применения РСА "Компакт"
Области применения РСА семейства "Компакт" являются традиционными для аэрокосмических средств радиолокационного наблюдения Земли двойного назначения; в первую очередь, к ним относятся:
? Оперативная съемка в интересах различных Заказчиков.
? Экологический мониторинг.
? Сопровождение эксплуатации трубопроводов.
? Кадастровые съемки в интересах местной администрации.
? Периодическая и экстренная съемка в интересах МЧС:
o мониторинг объектов повышенной опасности,
o оперативная съемка при наводнениях,
o ледовая разведка в интересах проводки судов и при паводках,
o поисково-спасательные операции.
Свойство мобильности РСА "Компакт" приводит к частой смене не только носителя, но и летного экипажа, что весьма существенно с точки зрения слетанности летного и научного экипажей. К особенностям самолетовождения при проведении съемки местности с помощью РСА относится необходимость поддерживать в процессе съемочного галса постоянную путевую скорость, в первую очередь, по направлению. Это особенно актуально при съемках относительно длинноволновыми радиолокаторами, например, в VHF-диапазоне, с пространственным разрешением 3 м, когда, даже на малых дальностях порядка 3 км, длина синтезированной апертуры составляет около 1000 м (для вертолета это ориентировочно соответствует 20 секундам полета).
Выдерживание заданной траектории и путевого угла существенно упрощается, если штурман имеет наглядную информацию, отображающую положение носителя на фоне карты с нанесенной на ней заданной линии пути. В процессе реальных съемок с РСА семейства «Компакт» использовался ноутбук, подключенный к GPS приемнику (рис. 8).
Особенности применения РСА "Компакт" на стандартных самолетных носителях без их доработки заключаются в следующем:
- использование малогабаритных («иллюминаторных») антенн в Х и L диапазонах. В случае необходимости обеспечивается согласование антенны со штатным иллюминатором за счет применения дополнительного устройства согласования («просветления»). Реализация идеи возможности функционирования антенны РСА сквозь штатный иллюминатор авиационного носителя позволила обеспечить беспрецедентную мобильность радиолокаторов типа Компакт. Практическое применение осуществлено на самолетах Ил-76, Ту-154, Ил-20, Ан-26, Ан-30, Ил-103, CN235, Y7 и вертолетах Ми-8, Ми-2, Ка-32, Bell-214;
- размещение антенны GPS приемника, входящего в состав системы РСА производится под остеклением кабины экипажа;
- подключение к борт-сети =27В.
Рис. 8. Штурман вертолета Ми-8 использует информацию GPS в процессе съемочного полета
На стандартных вертолетных носителях возможно размещение антенных систем (в том числе, габаритных логопериодических антенн VHF диапазона), а также электронных блоков РСА на внешней подвеске (ферме вооружения) с использованием дополнительных переходных крепежных деталей. Подобная схема реализована на вертолете типа Ми-8МТ.
Размещение GPS приемника и инерциального блока инерциально-спутниковой навигационной системы также возможно на внешней подвеске рядом с антенными системами РСА.
Управление комплексом при наличии оператора осуществляется в режиме удаленного доступа от компьютера управления, размещаемого в салоне вертолета.
При отсутствии оператора (на беспилотных носителях) управление комплексом осуществляется в автоматическом режиме в соответствии с программой и полетным заданием с использованием навигационной информации.
РСА "Компакт" допускают размещение и на специализированных носителях, к которым относятся:
- самолеты и вертолеты, имеющие специальный радиопрозрачный обтекатель, возможно с приводом в угломестной плоскости (подобная схема реализована на самолетах Ан-24 и Y7);
- «подвески» для самолетных носителей и малогабаритные беспилотные носители, требующие специальных компоновочных решений для электронной аппаратуры.
Уникальные свойства мобильности были неоднократно продемонстрированы при выполнении радиолокационных съемок в интересах различных Заказчиков, представлявших «свои» носители:
? По заказу МО в рамках договора «Открытое небо» на самолете Ту-154 (2000 г.).
? По заказу МО в интересах решения задачи определения наблюдаемости объектов МО в радиолокационном диапазоне на самолете Ан-30 (1999ч2008 г.) и, впервые в России, на вертолете Ми-8 (2000 г.).
? По заказу МЧС - операция по поиску места катастрофы вертолета Ми-6 на п-ове Таймыр на самолете Ан-26 (2002 г.).
? По заказу МО в южном округе на самолетах Ан-26 и Ил-20 (2001, 2004 гг.).
? По заказу ПИНРО в зоне рыболовства на Белом море на самолете Ан-26 (1998 г.).
? По заказу организации Экология России на самолете Ил-103 (2001 г.).
? По заказу МО Арабских Эмиратов на самолете CN235 (1998 и 2000 гг.).
? По заказу Корейского института науки и технологий КИСТ (Республика Корея) на самолете CN235(2003 г.).
? По заказу ОАО "Газпром" в районе добычи и транспортировки газа на п-ове Ямал на вертолете Ми-8 (2001 г.).
? По заказу фирмы КАМОВ на вертолете Ка-32(2001 г.).
? По заказу Корейского политехнического университета (Республика Корея) на вертолете Bell 214 (2008 г.).
? По заказу НПО им. Лавочкина на вертолете Ми-2 (2009 г.).
Выводы
1. В ФГУП НИИТП создано семейство малогабаритных мобильных радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) авиационного базирования Х-, L-, P- и VHF-диапазонов, отличающихся максимальной степенью автономности аппаратуры РСА от конструкции и систем летательного аппарата.
2. Отработана технология проектирования и производства радиолокаторов с использованием базового цифрового "ядра" комплекса и с привлечением широкой кооперации. Принятая архитектура построения РСА обеспечивает возможность создания РСА в различных конфигурациях (многодиапазонные, многоканальные и др.).
3. Разработаны и апробированы методики проведения съемок на различных носителях в интересах различных Заказчиков.
4. Разработано и апробировано базовое программное обеспечение:
? анализа качества радиолокационного сигнала (с учётом влияния приемного тракта),
? планирования процесса съемки и управления аппаратурой в процессе съемки,
? первичной и вторичной (тематической) обработки полученных радиолокационных данных.
Литература
1. Кондратенков Г. С., Фролов А. Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы зондирования Земли. М., "Радиотехника, 2005
2. Плющев В.А. Результаты разработки и направления развития многочастотных авиационных комплексов РСА. Наукоёмкие технологии, 2004, № 8-9, стр. 88-100
3. Dreuillet Ph., Cantalloube H., Colin E., Dubois-Fernandezx P., Dupuis X., Fromage P., Garestier F., Heuzй D., Oriot H., Peron J.L., Peyret J., Bonin G., Ruault du Plessis O.. Nouvel J.F., Vaizan B. The ONERA RAMSES SAR: latest significant results and future developments, IGARSS 2006