СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И АЛГОРИТМЫ РАДИОЛОКАЦИОННОГО СИНТЕЗА АПЕРТУРЫ

CURRENT TRENDS AND ALGORITHMS OF RADAR APERTURE SYNTHESIS

Malyshev Igor Yurievich

Student, Department of Advanced Technology, MIREA - Russian Technological University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В тексте рассматриваются два современных усовершенствованных алгоритма обработки данных синтезированной апертуры (РСА) для аэрокосмических применений. Первый — гибридный алгоритм на основе Omega-K, дополненный адаптивной итеративной компенсацией ошибок траектории для повышения чёткости изображения. Второй — модификация быстрого алгоритма масштабирования Чирпа (CSA), разработанная для сохранения точности в условиях широкополосных сигналов и больших углов обзора, где классический CSA даёт сбои.

ABSTRACT

The text discusses two modern advanced algorithms for processing synthesized aperture (RSA) data for aerospace applications. The first is a hybrid algorithm based on Omega—K, complemented by adaptive iterative trajectory error compensation to improve image clarity. The second is a modification of the fast Chirp scaling algorithm (CSA), designed to maintain accuracy in conditions of broadband signals and large viewing angles, where classical CSA fails.

Ключевые слова: алгоритм Omega-K, алгоритм масштабирования Чирпа, обработка РСА данных, компенсация ошибок траектории, широкополосные радиолокационные системы.

Keywords:  Omega-K algorithm, Chirp scaling algorithm, RSA data processing, trajectory error compensation, broadband radar systems.

Существует несколько популярных алгоритмов, которые активно используются на данный момент в космических и авиационных летательных аппаратах: гибридный алгоритм на основе Omega-K [1] с адаптивной компенсацией ошибок траектории и модификация алгоритма масштабирования Чирпа [2] для широкополосных систем и больших углов обзора.

Гибридный алгоритм на основе Omega-K

Алгоритм ω-K точен, но критически зависит от точных данных о траектории. На практике данные содержат ошибки, что приводит к дефокусировке изображения. С помощью адаптивной компенсации ошибок траектории возможно увеличить чувствительность алгоритма к остаточным ошибкам траектории. Для данного алгоритма проводятся следующие этапы:

• Базовый этап: выполняется стандартный алгоритм Omega-K, используя номинальные данные о траектории.
• Анализ качества изображения: после получения первоначального изображения производится его анализ на наличие дефокусировки.
• Адаптивная фазовая коррекция (Autofocusing): используются методы автофокусировки, интегрированные в схему Omega-K.
• Итеративная коррекция: теперь эталонная функция домножается на рассчитанную корректирующую фазовую функцию. Процесс можно повторить несколько раз для достижения лучшего результата.

Модификация алгоритма масштабирования Чирпа

Алгоритм масштабирования Чирпа (CSA) быстрый, но его точность ограничена предположением о линейности зависимости миграции по дальности от допплеровской частоты. Для современных систем с очень широкой полосой сигнала это предположение нарушается. Например, улучшенный обобщённый алгоритм (Generalized Chirp Scaling Algorithm, GCSA) использует компенсацию высокочастотных фаз выше третьего порядка и теорему обращения Лагранжа для точного расчёта точки стационарной фазы. Точный учёт высокочастотных (кубических и выше) фазовых членов, зависящих от дальности, с помощью метода обращения Лагранжа позволяет корректно скомпенсировать сильную фазовую связь и избежать дефокусировки изображения для целей по всей ширине полосы обзора

Таким образом, представленные модификации базовых алгоритмов направлены на преодоление ключевых практических ограничений в радиолокации с синтезированной апертурой. Они позволяют получать высококачественные изображения при наличии неточных данных о траектории и при работе с современными широкополосными системами, что повышает эффективность и надёжность обработки данных в авиационных и космических летательных аппаратах.

Список литературы:

1. Soumekh, M. Synthetic Aperture Radar Signal Processing with MATLAB Algorithms / M. Soumekh. – New York : Wiley-Interscience, 1999. – 648 p. – ISBN 0-471-29706-2.
2. FPGA Implementation of the Chirp-Scaling Algorithm for Real-Time Synthetic Aperture Radar Imaging / A. M. H. et al. // PMC PubMed Central. — 2023. — URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9864014/ (дата обращения: 08.01.2026).