Спосіб формування радіометричних зображень об’єктів

Винахід відноситься до радіолокаційної техніки, а саме до формування радіометричних зображень об'єктів. Відомим є спосіб формування радіометричних зображень об'єктів (Николаев А.Г., Перцев С.В. Радиотеплолокация. - М.: Воениздат, 1970. - С.79), який полягає у прийманні власного електромагнітного випромінення об'єктів за допомогою приймальної антени, яка здійснює сканування у кутових координатах, підсиленні та детектуванні прийнятого сигналу і відображенні його на екрані електронно-променевої трубки із розгорткою, узгодженою із режимом сканування антени. Відомий також спосіб побудови радіометричних зображень об'єктів, який полягає в прийманні випромінення об'єктів за допомогою скануючої приймальної антенної системи, підсиленні, детектуванні прийнятого сигналу, обробці отриманих сигналів з метою забезпечення мінімальної неоднозначності формування зображень об'єктів шляхом подавлення бокових пелюстків діаграми спрямованості антенної системи та відображенні оброблених сигналів на екрані електронно-променевої трубки (Патент США №507226, кл. G01S3/02, 1991). В обох відомих способах у зв'язку з кінцевою шириною діаграми спрямованості антени чіткість зображення є низькою. Найбільш близьким технічним рішенням, що вибране як прототип, в спосіб формування радіометричних зображень об'єктів, який включає приймання власного електромагнітного випромінення об'єктів за допомогою антени, підсилення, детектування, ітераційну обробку отриманого сигналу та подання обробленого сигналу на пристрій відтворення радіометричного зображення (Фалькович С.Е., Пономарев В.И., Шкварко Ю.В. Оптимальный прием пространственно-временных сигналов в каналах с рассеянием / Под ред. С.Е. Фальковича. - М.: Радио и связь, 1989. - С.282). Проте при реалізації відомого способу використовують звичайну антену, тобто антену з малим рівнем бокових пелюстків і скінченною шириною головного пелюстка. Це призводить до низької збіжності ітераційного процесу у блоці ітераційної обробки і, як результат, до низької чіткості радіометричного зображення. В основу винаходу поставлено завдання удосконалення способу формування радіометричних зображень об'єктів шляхом підвищення рівня високочастотних складових спектру діаграми спрямованості антени, що дозволило б забезпечити кращу збіжність ітераційного процесу і за рахунок цього підвищити чіткість радіометричного зображення об'єктів, тобто підвищити його якість. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі формування радіометричних зображень об'єктів, який включає приймання власного електромагнітного випромінення об'єктів за допомогою антени, підсилення, детектування, ітераційну обробку отриманого сигналу та подання обробленого сигналу на пристрій відтворення радіометричного зображення, згідно з винаходом використовують антену з підвищеним рівнем бокових пелюстків діаграми спрямованості. Збіжність ітераційного процесу визначається наявністю високочастотних компонент у спектрі діаграми спрямованості. При звичайній антені рівень високочастотних компоненту спектрі діаграми спрямованості або досить малий, або рівний нулю. Підняття бокових пелюстків діаграми спрямованості антени дозволяє підвищити рівень високочастотних складових спектру діаграми спрямованості антени, що, в свою чергу, забезпечує збіжність ітераційного процесу і дозволяє відтворити високочастотні складові спектра зображення об'єкта, що веде до підвищення чіткості зображення. Забезпечення збіжності ітераційного процесу дозволяє також скоротити час обробки, що покращує те хнічні характеристики системи в цілому. На кресленні (фіг.) зображена функціональна схема пристрою, що реалізує запропонований спосіб. Пристрій складається з антени 1 з діаграмою спрямованості 2 (штриховою лінією позначено діаграму спрямованості прототипу), підсилювача 3 (П), детектора 4 (Д), блоку ітераційної обробки 5 (БІО), пристрою відтворення 6 (ПВ) радіометричного зображення. Вихід антени 1 під'єднаний до входу підсилювача 3, вихід якого з'єднано із входом детектора 4. Вихід детектора 4 під'єднаний до входу блоку ітераційної обробки 5, вихід якого, в свою чергу, з'єднаний з входом пристрою відтворення радіометричного зображення 6. Антена 1 призначена для приймання власного електромагнітного випромінення об'єктів. Підсилювач 3 і детектор 4 призначені для формування відеосигнала необхідної амплітуди, а блок ітераційної обробки 5 - для компенсації згладжуючого впливу діаграми спрямованості антени. Пристрій відтворення 6 використовується як кінцевий пристрій відображення радіометричного зображення об'єктів. Спосіб реалізується наступним чином. Антена 1 приймає власне електромагнітне випромінення об'єктів, інтегруючи його у межах діаграми спрямованості 2. Під час приймання антена 1 здійснює сканування променем діаграми спрямованості в кутових координатах. Однак у зв'язку з кінцевою шириною діаграми спрямованості антена 1 є фільтром просторових низьких частот і згладжує зображення об'єктів, тобто призводить до втрати високочастотних компонент спектра зображення. Задача відтворення цих компонент вирішується у блоці ітераційної обробки 5, куди подається попередньо підсилений підсилювачем 3 і продетектований детектором 4 сигнал. Вихідний сигнал з блока ітераційної обробки 5 подається на пристрій відтворення 6 радіометричного зображення, у ролі якого може бути використаний, наприклад, екран електронно-променевої трубки. При скануванні здійснюється узгоджена з ним розгортка прийнятого і обробленого сигналу на екрані пристрою відтворення 6. Спосіб досліджено шляхом математичного моделювання в лабораторії кафедри "Радіотехнічні пристрої" Державного університету "Львівська політехніка". Моделювання проводилося для тестових радіометричних зображень формату 40 ´ 40 елементів на ЕОМ IBM 386/387 40МГц при діаграмі спрямованості із малим рівнем бокових пелюстків і з запропонованою діаграмою спрямованості антени із збільшеними у 10 раз боковими пелюстками. Чіткість отриманого зображення контролювалася згідно з методикою, наведеною в (Бьемон Ж., Легендейк Л., Мерсеро P.M. Итерационные методы улучшения изображений. - ТИИЭР. - 1990. - Т.78. - №5. - С.58 - 84). При використанні звичайної антени покращення співвідношення підвищення якості становило 18дБ, а при запропонованій 53дБ. Крім цього, витрати часу на обробку у першому випадку становили 7 хвилин, а у др угому - 4 хвилини.