П.И. Ðейман
Радиолокаторы Ñ Ñинтезированной апертурой (РСÐ) широко иÑпользуютÑÑ Ð¿Ñ€Ð¸ диÑтанционном зондировании Земли (ДЗЗ), так как обладают выÑоким разрешением, возможноÑтью получать информацию круглоÑуточно и практичеÑки в  любую погоду. Более того, РСРпозволÑÑŽÑ‚ обнаруживать цели под раÑтительным покровом и даже в подповерхноÑтной Ñреде. ПоÑледнее качеÑтво наиболее полно может быть реализовано в авиационных РСР(ÐРСÐ).
Ðвиационные РСРиÑпользуютÑÑ Ð½Ð° летательных аппаратах вÑех типов: Ñамолеты крупногабаритные, Ñреднего клаÑÑа и легкие, вертолеты, дирижабли. Также ÐРСРуÑтанавливаютÑÑ Ð½Ð° беÑпилотные летательные аппараты (БЛÐ).
Можно выделить четыре клаÑÑа ÐРСÐ:
- РСРвыÑокого разрешениÑ.
- Малогабаритные РСÐ.
- Многодиапазонные РСÐ.
- ПодповерхноÑтные РСÐ.
Ðвиационные РСРвыÑокого Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ñ€ÐµÐ´Ð½Ð°Ð·Ð½Ð°Ñ‡Ð°ÑŽÑ‚ÑÑ, в оÑновном, Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ раÑÐ¿Ð¾Ð·Ð½Ð°Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð½Ð°Ð·ÐµÐ¼Ð½Ñ‹Ñ… целей. Предел Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ 0,3–0,5 м, к которому только приближаютÑÑ Ñовременные коÑмичеÑкие РСÐ, давно преодолен их авиационными аналогами. Ðаилучшие образцы доÑтигли ÑƒÑ€Ð¾Ð²Ð½Ñ Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼ÐµÐ½ÐµÐµ 10–15 Ñм  — РСРPAMIR (ГерманиÑ), LYNX (СШÐ) и др.
Малогабаритные ÐРСРнаходÑÑ‚ применение Ð´Ð»Ñ Ð²Ð¾Ð·Ð´ÑƒÑˆÐ½Ð¾Ð³Ð¾ мониторинга, проводимого Ñ Ð¼Ð°Ð»Ð¾Ð³Ð°Ð±Ð°Ñ€Ð¸Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ… БЛРпри поиÑково-ÑпаÑательных операциÑÑ…, чрезвычайных ÑитуациÑÑ… и Ñ‚. п. Ð”Ð»Ñ Ñтого в первую очередь должна обеÑпечиватьÑÑ Ð²ÑепогодноÑть и круглоÑуточноÑть Ð¿Ð¾Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ð¸. ОÑÐ½Ð¾Ð²Ð½Ð°Ñ Ñ…Ð°Ñ€Ð°ÐºÑ‚ÐµÑ€Ð¸Ñтика таких ÐРСР— Ð¼Ð¸Ð½Ð¸Ð¼Ð°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð¼Ð°ÑÑа. ЗдеÑÑŒ также получены выдающиеÑÑ Ñ€ÐµÐ·ÑƒÐ»ÑŒÑ‚Ð°Ñ‚Ñ‹. Ðапример, ÐРСР NanoSAR (СШÐ) Ñ Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸ÐµÐ¼ меньше 1 м имеет  маÑÑу менее 1 кг (риÑ. 1).

Многодиапазонные ÐРСРв оÑновном иÑпользуютÑÑ Ð´Ð»Ñ Ð²Ð°Ð¶Ð½Ñ‹Ñ… иÑÑледовательÑких задач: проведение ÑкÑпериментов Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±ÐµÑÐ¿ÐµÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð¾Ð²Ñ‹Ñ… информационных технологий ДЗЗ, ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð±Ð°Ð½ÐºÐ¾Ð² радиолокационных характериÑтик, ÑовершенÑÑ‚Ð²Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¼ÐµÑ‚Ð¾Ð´Ð¸Ðº и алгоритмов обработки (дешифрированиÑ) радиолокационных изображений. ÐРСРданного клаÑÑа работают Ñразу в неÑкольких чаÑтотных диапазонах (от 2–3 и более), имеют Ñовершенное метрологичеÑкое обеÑпечение Ð´Ð»Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð²ÐµÐ´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñложных измерений радиолокационных характериÑтик земных покровов и объектов. В данном клаÑÑе можно отметь: американÑкий AIRSAR (Airborne Synthetic Aperture Radar; диапазоны P, L и C) Ñ Ð¿Ð¾Ð»Ð½Ð¾Ð¹ полÑриметрией и однопроходной интерферометрией в С-диапазоне (риÑ. 2), немецкий F-SAR (диапазоны X, C, S, L и P) Ñ Ñ€ÐµÐ°Ð»Ð¸Ð·Ð°Ñ†Ð¸ÐµÐ¹ однопроходной Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ñ„ÐµÑ€Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ Ð² X- и S-диапазонах, французÑкий RAMSES Ñ 8 чаÑтотными диапазонами — от Ð -диапазона до W-диапазона (l@3,2 мм).

Ðвиационные подповерхноÑтные РСРÑоÑтавлÑÑŽÑ‚ наиболее ÑпецифичеÑкий клаÑÑ, так как они предназначаютÑÑ Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñкрытых в леÑах и под землей объектов (мин, военной техники,  транÑпортных ÑредÑтв, Ñооружений, ÑредÑтв коммуникаций и Ñ‚. п.). ВажноÑть Ñтой задачи определило Ñпециальное название таких ÐРСР— FOPEN SAR (Foliage Penetration Synthetic Aperture Radar), Ñ‚. е. Ð Ð¡Ð Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð´ раÑтительным покровом и GPR (Ground Penetration Radar — радиолокатор Ð´Ð»Ñ Ð¿Ð¾Ð´Ð¿Ð¾Ð²ÐµÑ€Ñ…Ð½Ð¾Ñтного зондированиÑ) (риÑ. 3). ОÑновными характериÑтиками подповерхноÑтных ÐРСРÑвлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¿Ñ€Ð¾ÑтранÑтвенное разрешение и Ð¿Ñ€Ð¾Ð½Ð¸ÐºÐ°ÑŽÑ‰Ð°Ñ ÑпоÑобноÑть радиоволн.

Ð”Ð»Ñ ÑÐ¾Ñ‡ÐµÑ‚Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñ‚Ð°ÐºÐ¸Ñ… важных качеÑтв необходимо иÑпользовать радиолокационные Ñигналы Ñ Ð±Ð¾Ð»ÑŒÑˆÐ¸Ð¼ отношением ширины Ñпектра к неÑущей чаÑтоте (так называемые ÑверхширокополоÑные Ñигналы — СШПС). Ðапример, в одном из Ð Ð¡Ð Ñ Ð¡Ð¨ÐŸÐ¡ (английÑкое обозначение UWB SAR — Ultra-wideband SAR) фирмы Sandia (СШÐ) иÑпользуетÑÑ Ñигнал Ñ ÑˆÐ¸Ñ€Ð¸Ð½Ð¾Ð¹ Ñпектра от 125 до 950 МГц. СреднÑÑ Ð´Ð»Ð¸Ð½Ð° волны такого Ñигнала ÑоÑтавлÑет около 50 Ñм, потенциальное разрешение по дальноÑти около 15 Ñм. Так как Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‡Ð°Ñ Ð¿Ð¾Ð»Ð¾Ñа Ñигнала Ð Ð¡Ð Ñ Ð¡Ð¨ÐŸÐ¡ обычно лежит в диапазонах VHF и UHF, Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð¾Ð·Ð½Ð°Ñ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‡ÐµÐ³Ð¾ диапазона принÑто обозначение VHF/UHF.
Ðа риÑ. 4 приведены примеры радиолокационных изображений (РЛИ), полученных в коротковолновом Ku диапазоне (длина волны около 2 Ñм) и в диапазоне VHF/UHF. Хорошо видна Ð¿Ñ€Ð¸Ð½Ñ†Ð¸Ð¿Ð¸Ð°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð½Ð¸Ñ†Ð° коротковолновых и длинноволновых РЛИ. Коротковолновые РЛИ имеют квазиоптичеÑкий характер Ñ Ð¿Ñ€Ð¸Ñущими боковому обзору радиолокационными тенÑми (в данном Ñлучае от деревьев). ЯркоÑÑ‚Ð½Ð°Ñ ÐºÐ°Ñ€Ñ‚Ð¸Ð½Ð° РЛИ иÑкажена Ñпекл-Ñффектом. Длинноволновое РЛИ значительно отличаетÑÑ, во-первых, отÑутÑтвием теней, так волны VHF/UHF проходÑÑ‚ через лиÑтву деревьев, а, во-вторых, другой текÑтурой РЛИ, что ÑвÑзано Ñ Ð²Ñ‹Ñоким проÑтранÑтвенным разрешением, близким к длине волны зондирующего Ñигнала.

Разработкой и иÑпытаниÑми подповерхноÑтных РСРв СШРзанимаетÑÑ Ñ€Ñд извеÑтных научно-иÑÑледовательÑких организаций (Sandia National Laboratories, SRI International, US Army Research Laboratory). Ð’ результате начального Ñтапа ÑкÑпериментальных иÑÑледований было уÑтановлено, что Ð´Ð»Ñ Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ð¿Ñ€ÐµÑ‚Ð°Ñ†Ð¸Ð¸ (дешифрированиÑ) длинноволновых РЛИ требуютÑÑ Ð½Ð¾Ð²Ñ‹Ðµ технологии, оÑнованные на методе обработки change detection (обнаружение изменений) и учитывающие полÑризационные оÑобенноÑти радиолокационного Ñигнала, проникающего в раÑтительную Ñреду. Ð’ ходе ÑкÑпериментальных иÑÑледований было также уÑтановлено, что обнаруживать Ð¸Ð·Ð¼ÐµÐ½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð° РЛИ Ñледует в неÑкольких проходах при различных углах Ð²Ð¸Ð·Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¸ на разных выÑотах, в результате чего можно Ñоздавать трехмерные Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ†ÐµÐ»ÐµÐ¹, иÑÐ¿Ð¾Ð»ÑŒÐ·ÑƒÑ Ñ‚ÐµÑ…Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸ÑŽ реконÑтрукции 3D РЛИ.
Дальнейшим развитием работ по обнаружению и раÑпознаванию Ñкрытых целей ÑвлÑетÑÑ Ð¿Ñ€Ð¾Ð³Ñ€Ð°Ð¼Ð¼Ð° FORESTER (FOPEN Reconnaissance, Surveillance, Tracking and Engagement Radar — радиолокационный ÐºÐ¾Ð¼Ð¿Ð»ÐµÐºÑ Ð´Ð»Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð²ÐµÐ´ÐºÐ¸ и ÑÐ»ÐµÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð·Ð° целÑми, Ñкрытыми в раÑтительноÑти). Ð’ ÑиÑтеме FORESTER иÑпользуетÑÑ радиолокатор VHF/UHF диапазона, позволÑющий обнаруживать людей и транÑпортные ÑредÑтва под раÑтительноÑтью. РСРСиÑтема FORESTER разработана Ð´Ð»Ñ Ð¸ÑÐ¿Ð¾Ð»ÑŒÐ·Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð½Ð° беÑпилотном вертолете (БВ) A-160 (риÑ. 5) и прошла натурные иÑпытаниÑ в различных уÑловиÑÑ… Ð´Ð»Ñ Ð¿Ð¾Ð´Ñ‚Ð²ÐµÑ€Ð¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ отработки информационной технологии.

ПодповерхноÑтные РСРпозволÑÑŽÑ‚ получить выÑокую производительноÑть Ñъемки и Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð´Ð·ÐµÐ¼Ð½Ñ‹Ñ… объектов. Однако глубина Ð¿Ñ€Ð¾Ð½Ð¸ÐºÐ½Ð¾Ð²ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð² подповерхноÑтную Ñреду Ñигнала у таких РСРограничиваетÑÑ Ð¼ÐµÑˆÐ°ÑŽÑ‰Ð¸Ð¼Ð¸ отражениÑми от поверхноÑти, которые маÑкируют заглубленные цели. Типичное значение глубины Ð¿Ñ€Ð¾Ð½Ð¸ÐºÐ½Ð¾Ð²ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð² ÑверхширокополоÑных РСРможет доходить до 2–5 м, что позволÑет иÑпользовать подповерхноÑтные РСРв поиÑково-ÑпаÑательных задачах, Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð°Ð»Ð¾Ð·Ð°Ð³Ð»ÑƒÐ±Ð»ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ… военных целей, выÑÐ²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð¸Ð½Ð½Ñ‹Ñ… полей, Ð´Ð»Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ñ… гражданÑких применений (обнаружение нефтегазопроводов и пр.).
Типичными примерами авиационных подповерхноÑтных РСРможно Ñчитать ÑиÑтемы Mineseeker (ВеликобританиÑ) и CARABAS II (Saab, ШвециÑ). Â ÐŸÐµÑ€Ð²Ð°Ñ ÑиÑтема предназначаетÑÑ Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð¸Ð½ Ñ Ð²Ð¾Ð·Ð´ÑƒÑ…Ð°. СиÑтема размещаетÑÑ Ð½Ð° дирижабле и обеÑпечивает обнаружение мин Ñо ÑкороÑтью до 100 м2/Ñ, в то Ð²Ñ€ÐµÐ¼Ñ ÐºÐ°Ðº Ñаперы могут обеÑпечить обнаружение мин Ñо ÑкороÑтью до 40 м2 в день. Ð”Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð¸Ð½ РСРимеет очень выÑокое разрешение (порÑдка 5 Ñм). Обзор меÑтноÑти Ñ Ñ†ÐµÐ»ÑŒÑŽ Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð¸Ð½ оÑущеÑтвлÑетÑÑ Ð² три Ñтапа — предварительный обзор, техничеÑкий и завершающий обзор. Ðа первом Ñтапе производитÑÑ Ñбор необходимой информации по обÑледуемому учаÑтку меÑтноÑти и ее анализ Ñ Ñ†ÐµÐ»ÑŒÑŽ выÑÐ²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð°Ð¸Ð±Ð¾Ð»ÐµÐµ важных учаÑтков Ð´Ð»Ñ Ð²Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¾Ð³Ð¾ Ñтапа Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð·Ð°Ð´Ð°Ñ‡Ð¸. Ðа втором Ñтапе к анализу информации и процеÑÑу идентификации подозрительных объектов привлекаютÑÑ ÑпециалиÑты, прошедшие необходимую подготовку. Ðа данном Ñтапе производитÑÑ Ð¼Ð°Ñ€ÐºÐ¸Ñ€Ð¾Ð²ÐºÐ° учаÑтков, которые далее подлежат раÑчиÑтке от мин и неразорвавшихÑÑ Ð±Ð¾ÐµÐ¿Ñ€Ð¸Ð¿Ð°Ñов. Третий Ñтап проводитÑÑ ÑовмеÑтно Ñ Ð±Ñ€Ð¸Ð³Ð°Ð´Ð°Ð¼Ð¸ Ñаперов.

СиÑтема CARABAS-II работает в VHF диапазоне и иÑпользует зондирующий Ñигнал Ñо Ñпектром в пределах от 20 до 90 МГц (длины волн 3,3…15 м) Ñ горизонтальной полÑризацией. Ð Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐ°ÑŽÑ‰Ð°Ñ ÑпоÑобноÑть РСРможет лежать в пределах от 3,3 до 15 м. Указанные параметры выбраны Ñ Ñ†ÐµÐ»ÑŒÑŽ обеÑÐ¿ÐµÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð°ÐºÑимального Ð¿Ñ€Ð¾Ð½Ð¸ÐºÐ½Ð¾Ð²ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ€Ð°Ð´Ð¸Ð¾Ð»Ð¾ÐºÐ°Ñ†Ð¸Ð¾Ð½Ð½Ð¾Ð³Ð¾ Ñигнала под раÑтительный покров и в земную поверхноÑть.
По Ñравнению Ñ ÐºÐ¾ÑмичеÑкими комплекÑами авиационные РСРраÑширÑÑŽÑ‚ возможноÑти диÑтанционного Ð·Ð¾Ð½Ð´Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð—ÐµÐ¼Ð»Ð¸, Ð±Ð»Ð°Ð³Ð¾Ð´Ð°Ñ€Ñ Ñвоим ÑпецифичеÑким ÑвойÑтвам: возможноÑти Ð¿Ð¾Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð±Ð¾Ð»ÐµÐµ выÑокого разрешениÑ, возможноÑти одновременного иÑÐ¿Ð¾Ð»ÑŒÐ·Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð´Ð»Ñ Ñъемок неÑкольких чаÑтотных диапазонов, возможноÑти уÑтановки радиолокационной аппаратуры на малогабаритных БЛÐ, возможноÑтью обнаруживать различные объекты в раÑтительноÑти и под земной поверхноÑти. Ð’Ñе указанные оÑобенноÑти авиационных РСРделают их хорошим дополнением извеÑтным коÑмичеÑким РСРи значительно раÑширÑÑŽÑ‚ круг их возможного применениÑ.