ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.78

Технічна механіка, 2024, 2, 55- 65

ВИМОГИ ДО ВИБОРУ ЗНАЧЕНЬ ПАРАМЕТРІВ РАДАРІВ ІЗ СИНТЕЗОВАНОЮ АПЕРТУРОЮ НА БАЗІ МАЛИХ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ ЗЕМЛІ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2024.02.055

Волошенюк О. Л., Пироженко О. О.

Волошенюк О. Л.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Пироженко О. О.
ТОВ "Атлас Індастрі",
Україна

      Сучасні малі космічні апарати (КА) дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) знайшли широке практичне застосування для вирішення різних завдань соціально-економічної та оборонної сфер. Застосування малих КА виправдано як в якості основи для формування великих угруповань, так і угруповань з декількома КА або одиночних КА з метою зниження собівартості космічної інформації ДЗЗ. Мініатюризація електронних компонентів та останні технологічні досягнення зробили радіолокаційні системи сумісними з малими КА. Мета роботи – на базі малих КА представити вирази для обчислення важливих параметрів радіолокаційних систем, їх аналіз, розрахунки можливих значень розглянутих параметрів. Розглянуто принципові можливості використання радарів із синтезованою апертурою (РСА). Опрацьовано інтернет-джерела, що надають широкий спектр інформації про сучасні тенденції, технології та використання КА із РСА. Особливу увагу приділено розвитку міні- та мікро- КА з РСА Х-діапазону, що працюють, зокрема, в маршрутному й прожекторному режимах зйомки. Представлено ключові параметри, що впливають на можливість РСА формувати зображення високої якості. На прикладі угруповання ICEYE, на базі малих КА наведено важливі технічні характеристики та параметри сучасних радіолокаційних систем, оснащених активною фазованою антенною решіткою. Розглянуто модель зйомки КА з РСА в маршрутному режимі. В наближенні прямокутної апертури антени наведено вирази для оцінки роздільної здатності за похилою і горизонтальною дальністю та оцінки роздільної здатності в азимутальному напрямку. Дано оцінки доступного діапазону значень частоти повторення імпульсів РСА для малих КА. Представлено залежності між максимальною шириною смуги огляду і мінімальним значенням частоти повторення імпульсів РСА. Наведено вирази для оцінки розмірів антени, чутливості РСА, відношення сигнал/шум. Представлені вирази дозволяють провести аналіз впливу основних технічних характеристик і параметрів космічних РСА, що використовують мінісупутникові платформи, на конструктивні, енергетичні характеристики КА і параметри орбіт. Отримані результати дають можливість виробити рекомендації щодо розробки знімальної апаратури вітчизняних низькоорбітальних КА та їх угруповань.
     

дистанційне зондування Землі, малий космічний апарат, маршрутний режим зйомки, радар із синтезованою апертурою, роздільна здатність, частота повторення імпульсів, відношення сигнал/шум

1. Freeman A. Design Principles for Smallsat SARs // 32nd Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites. 2018. URL: https://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2018/all2018/280 (accesed 17.01.2024).

2. Paek S. W. Small-Satellite Synthetic Aperture Radar for Continuous Global Biospheric Monitoring: A Review. Remote Sensing. 2020. V. 12, № 16. P. 31. https://doi.org/10.3390/rs12162546

3. Храмов Д. О., Волошенюк О. Л. Аналіз стану і тенденції розвитку орбітальних угруповань малих космічних апаратів для вирішення завдань землеробства. Технічна механіка. 2023. № 4. С. 31–39. https://doi.org/10.15407/itm2023.04.031

4. Peral E. at al. Radar Technologies for Earth Remote Sensing from CubeSat Platforms. Proceedings of the IEEE. 2018. V. 106, № 3. P. 404–418. https://doi.org/10.1109/JPROC.2018.2793179

5. Monitor Any Location On Earth In Near Real-Time. URL: https://www.iceye.com (accesed 25.02.2024).

6. SAR Constellation Technical Specs. URL: https://umbra.space/sar-specs (accesed 26.02.2024).

7. Capella X-SAR (Synthetic Aperture Radar) Constellation. URL: https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/content/-/article/capella-x-sar (accesed 26.02.2024).

8. StriX. URL: https://synspective.com/satellite/satellite-strix/ (accesed 19.01.2024).

9. Волошенюк О. Л. Сучасні низькоорбітальні угруповання космічних апаратів дистанційного зондування Землі з використанням радарів із синтезованою апертурою. Технічна механіка. 2022. № 2. С. 59–70. https://doi.org/10.15407/itm2022.02.059

10. Skolnik M. I. Radar Handbook. 3-d Edition. NewYork: McGrawHill, 2008. 1351 p.

11. Wertz J. R., Everett D. F., Puschell J. J. Space Mission Engineering: The New SMAD. 1-st Edition. Space technology library. Hawthorne: Microcosm Press, 2011. 1067 p.

12. Костров В. В., Толстов Е. Ф. Проблемы дистанционного зондирования Земли с использованием космических РСА высокого разрешения. Проблемы дистанционного зондирования, распространения и дифракции радиоволн: Конспекты лекций. VII Всероссийские Армандовские чтения: молод. школа. Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2017. C. 76–113.

13. Верба В. С., Неронский Л. Б., Осипов И. Г., Турук В. Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радиотехника, 2010. 680 с.

14. Pyne B., Saito H. Development and Performance Evaluation of Small SAR system for 100 kg Class Satellite. IEEE. 2020. V. 13. P. 3879–3891. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2020.3006396

15. Morero A. at al. A tutorial on synthetic aperture radar. IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine. 2013. V. 1, № 1. P. 6–43. https://doi.org/10.1109/MGRS.2013.2248301

16. Krieger G., Gebert N., Moreira A. Multidimensional Waveform Encoding. A New Digital Beamforming Technique for Synthetic Aperture Radar Remote Sensing. IEEE. Transactions on Geoscience and Remote. 2008. V. 46, № 1. Pр. 31–46. https://doi.org/10.1109/TGRS.2007.905974

17. Saito H. et al. Compact X-Band Synthetic Aperture Radar for 100 kg Class Satellite. IEICE Transactions on Communications. 2017. V. 100, № 9. P. 1653–1660. https://doi.org/10.1587/transcom.2016PFI0008

18. Budhaditya Pyne et al. Development and Performance Evaluation of Small SAR System for 100-kg Class Satellite. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2020. V. 13. P. 3879–3891. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2020.3006396

Copyright (©) 2024 Волошенюк О. Л., Пироженко О. О.

Copyright © 2014-2024 Технічна механіка