Estimate of radiobrightness images of incoherent spatio-extended source of ultra-wideband radio emission

На основе новых понятий и определений характеристик сверхширокополосных антенн и принимаемых ими случайных полей, излучаемых пространственно-протяженными источниками некогерентного излучения, предложены различные варианты математического описания их радиояркостных изображений. Полученные аналитические выражения составляют алгоритмическую основу пространственно-временной обработки сигналов применительно к решению задач радиоастрономии и дистанционного зондирования.На основі нових понять і визначень характеристик надширокосмугових антен і прийнятих ними випадкових полів, випромінюваних просторово-протяжними джерелами некогерентного випромінювання, запропоновані різні варіанти математичного опису їх радіояскравісних зображень. Отримані аналітичні вирази становлять алгоритмічну основу просторово-часової обробки сигналів стосовно вирішення задач радіоастрономії та дистанційного зондування.On the basis of new concepts and definitions of the characteristics of ultra-wideband antennas, and adopted by them random fields emitted spatially extended sources of incoherent radiation, proposed various options for the mathematical description of their radio brightness images. The analytical expressions make up the algorithmic basis of spatio-temporal signal processing with respect to the solution of astronomy and remote sensing problems

Synthesis of optimal and quasioptimal narrow-band systems of aperture synthesis

Синтезируется алгоритм оптимального восстановления радиометрического изображения (РМИ) в узкополосных многоантенных радиометрических системах апертурного синтеза. Исследуется предельная погрешность оценивания РМИ. Обосновывается целесообразность перехода к квазиоптимальной обработке пространственно-временных сигналов в многоканальной кросскорреляционно-компенсационной радиометрической системе и исследуются потери точности, связанные с отказом от оптимальной обработки. Найдены аналитические выражения для функций неопределенности систем, реализующих оптимальные и квазиоптимальные операции обработки сигналов.Синтезується алгоритм оптимального відтворення радіометричного зображення (РМЗ) у вузькосмугових багатоантенних радіометричних системах апертурного синтезу. Досліджується гранична похибка оцінювання РМЗ. Обґрунтовується доцільність переходу до квазіоптимальної обробки просторово-часових сигналів в багатоканальній кросскореляційно-компенсаційній радіометричній системі і досліджуються втрати точності, пов'язані з відмовою від оптимальної обробки. Знайдено аналітичні вирази для функцій невизначеності систем, що реалізують оптимальні та квазіоптимальні операції обробки сигналів.The algorithm of optimal restoration of the radiometric image (RMI) in narrow-band multiantenna radiometric systems of aperture synthesis is synthesized. The limit error of RMI estimation is investigated. Reasonability of transition to quasioptimal spatio-temporal signal processing in multichannel cross-correlation-compensation radiometric system and the losses of the accuracy matched with refusal of optimal processing are investigated. Analytical expressions for ambiguity functions of the systems realizing optimal and quasioptimal operations of signal processing are found

JUSTIFICATION OF THE APPLICABILITY OF SPECTRAL-WAVE VF-TRANSFORMATIONS FOR THE PHYSICAL REALIZATION OF SPACE-TEMPORAL PROCESSING OF ULTRAWIDEBAND FIELDS

В физико-алгоримической трактовке обоснованы возможности технической реализации математических VF-преобразований как алгоритмов спектрально-волнового анализа и пространственно-временной обработки сверхширокополосных полей. VF-преобразования обратимы и не требуют выполнения условий пространственно-временной узкополосности (квазимонохроматического приближения). На основе исследования этих преобразований рассмотрены характеристики направленности сверхширокополосных антенных систем, определяющие их разрешающую способность по угловым координатам при восстановлении изображений пространственно-протяженных источников радиоизлучения.У фізико-алгоримічному трактуванні обґрунтовані можливості технічної реалізації математичних VF-перетворень як алгоритмів спектрально-хвильового аналізу і просторово-часової обробки надширокосмугових полів. VF-перетворення зворотні і не потребують виконання умов просторово-часової вузькосмуговості (квазімонохроматичного наближення). На основі дослідження цих перетворень розглянуті характеристики спрямованості надширокосмугових антенних систем, що визначають їх роздільну здатність по кутових координатах при відновленні зображень просторово-протяжних джерел радіовипромінювання.The physical interpretation of the possibillity of technical realization of the VF-transformations for spectral wave analysis, and space-temporal processing of ultrawideband fields is given. VF-transformation are reversible and do not require the conditions of quasi-monochromatic approximation (so called narrowband in space-time domains). Based on the study of these transformations directional characteristics of ultra-wideband antenna systems are considered. It determines their resolution by angular coordinates in the problems of spatially extended objects imaging

Zero-balance radiometric device with scanning antenna pattern

Синтезовано та досліджено алгоритм оптимального формування радіометричних зображень за допомогою радіометричних пристроїв модуляційного типу. Найвища точність оцінювання досягається за рахунок забезпечення нульового типу прийому, який безпосередньо слідує з аналізу оптимального алгоритму обробки сигналів. Такий тип приймача дозволяє отримати незміщену оцінку радіозображення – радіояскравості як функції кутових координат. Відповідно алгоритму розроблена структурна схема радіометра, визначена гранична погрішність оцінювання зображення та потенційна флуктуаційна чутливість приймача.Синтезирован и исследован алгоритм оптимального формирования радиометрических изображений с помощью радиометрических устройств модуляционного типа. Самая высокая точность оценивания достигается за счет обеспечения нулевого типа приема, который непосредственно следует из анализа оптимального алгоритма обработки сигналов. Такой тип приемника позволяет получить несмещенную оценку радиоизображения – радиояркости как функции угловых координат. В соответствии с алгоритмом разработана структурная схема радіометра, определена потенциальная точность оценивания изображения и потенциальная флуктуационная чувствительность приемника.The optimal algorithm of radiometric imaging in chopper radiometric devices is synthesized and investigated. The highest accuracy of the estimation is reached due to zero type receiving which directly follows from the analysis of signal processing optimal algorithm. Such type of the receiver allows to obtain unbiased estimate of radio image (radio brightness as functions of angular coordinates). According to the algorithm the block diagram of a radiometer is developed, the potential accuracy of the image estimation and receiver potential fluctuation sensitivity are derived

ANALYSIS OF THE CHARACTERISTICS OF THE MATHEMATICAL REPRESENTATION A FIELD AND RESTORE THE IMAGE OF A ROUGH SURFACE IN THE FRAUNHOFER ZONE

В работе проведен анализ особенностей математического представления спекл-интерференционного поля, сформированного рассеянным на шероховатой поверхности когерентным излучением. Показана возможность восстановления изображения шероховатой поверхности в зоне Фраунгофера по её спекл-изображению. Рассмотрено поле, создаваемое единичным элементом поверхности, и отраженное поле у исследуемой поверхности. Исследована возможность восстановления комплексного коэффициента рассеяния шероховатой поверхности, а также предельная разрешающая способность восстановления изображения поверхности.У роботі проведено аналіз особливостей математичного подання спекл-інтерференційного поля, сформованого розсіяним на шорсткій поверхні когерентним випромінюванням. Показано можливість відновлення зображення шорсткої поверхні в зоні Фраунгофера за її спекл-зображенням. Розглянуто поле, створюване одиничним елементом поверхні і відбите поле у досліджуваної поверхні. Досліджено можливість відновлення комплексного коефіцієнта розсіювання шорсткої поверхні, а також гранична роздільна здатність відновлення зображення поверхні.The paper analyzes the characteristics of the mathematical representation of the speckle interference field formed by scattered on the rough surface of the coherent radiation. The possibility of restoring the image of a rough surface in the Fraunhofer zone on its speckle image. We consider the field produced by a single element of the surface and the reflected field at the surface under study. The possibility of restoring the complex scattering coefficient of a rough surface, and the maximum resolution of the image reconstruction surface

Radiometric method for relief mapping of spatial and extended object

Предложен новый радиометрический метод построения формы рельефа подстилающей поверхности с помощью двухантенного радиометра. Суть метода состоит в необходимости поиска направлений максимумов парциальных лучей диаграмм направленности антенн, при которых направления пересекаются на одном и том же участке объекта. Два известных направления и база системы позволяют вычислить координаты участка пространственно-протяженного объекта. Разработаны структурные схемы систем, реализующих предложенный метод обработки сигналов.Запропоновано новий радіометричний метод побудови форми рельєфу підстильної поверхні за допомогою двоантенного радіометру. Суть методу полягає в необхідності пошуку напрямків, у яких на одній і тій же ділянці об'єкта пересікаються максимуми парціальних променів діаграм спрямованості антен. Два відомих напрямки і база антенної системи дозволяють обчислити координати ділянки просторово-протяжного об'єкта. Розроблено структурні схеми систем, що реалізують запропонований метод обробки сигналів.The new radiometric method for underlying surface relief form creation with the two-antenna radiometer is offered. The main point of a method is searching the maximum directions of the antenna pattern partial beams when the directions are crossed on the same site of object. Two known directions and base of system allow to calculate coordinates of a site of spatial and extended object. Block diagrams of the systems realizing the offered method of signal processing are developed