Построение радиоизображений трёхмерных объектов с использованием многочастотной мультистатической радиоголограммы


https://doi.org/10.7463/rdopt.0516.0848109

Полный текст:


Аннотация

К настоящему времени опубликовано значительное число научных работ, посвященных общим принципам функционирования и теории построения радиоголографических изображений (РИ) объектов на основе метода мультистатических радиоголограмм (МРГ). Метод существенно отличается от известного ранее метода классических радиоголограмм (КРГ). Для метода КРГ используются эквидистантные неподвижные двумерные или сканирующие линейные антенные решетки (АР), состоящие из совмещенных на передачу и приём антенных элементов. Число независимых отсчетов дифрагированного поля равно при этом числу приемо-передающих элементов.

В отличие от метода КРГ для получения МРГ возможно использование разреженной АР, состоящей из раздельных и распределённых по АР передающих и приёмных элементов. Пространственные отсчеты дифрагированного на объекте электромагнитного поля при методе МРГ получают для всех возможных бистатических пар «передающий элемент – приёмный элемент». При этом количество независимых отсчетов поля равно произведению числа передающих элементов на число приёмных элементов.

Для проверки этого метода на сложных объектах использовалась программа электродинамического моделирования FEKO, которая позволяет выполнить расчет комплексной амплитуды поля, рассеянного реальным объектом.

По сравнению с феноменологической моделью – совокупностью независимых точечных рассеивателей (блестящих точек), представленный подход позволяет в каждой точке приема регистрировать не только фазу, но и амплитуду рассеянного поля. Дополнительное улучшение качества РИ для трёхмерных объектов в методах КРГ и МРГ достигается за счёт применения многочастотного излучения. При равном числе независимых отсчетов поля в обоих рассматриваемых методах, одинаковой разрешающей способности и качестве сфокусированных РИ (в части отсутствия дифракционных артефактов) метод МРГ имеет существенные преимущества по общему числу элементов АР. Так, при использовании сканирующей линейной АР выигрыш метода МРГ по числу элементов может быть более чем на порядок.

В работе для конкретной конфигурации и параметров системы регистрации МРГ приведены примеры фокусировки многочастотной МРГ и получения радио-изображений на основе алгоритмов обратных проекций для электродинамических моделей сферы и куба.


Об авторах

В. И. Крайний
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


А. Н. Семёнов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


Список литературы

1. Чапурский В.В. Получение радиоголографических изображений объектов на основе разреженных антенных решеток типа mimo с одночастотным и многочастотным излучением // Вестник Московского Государственного Технического Университета им. Н.Э. Баумана Серия Приборостроение. 2011. № 4. P. 72–91.

2. Крайний В.И., Семенов А.Н., Чапурский В.В. Фокусировка многочастотных мультистатических радиоголограмм методом неэквидистантного БПФ. Наука и образование, № 11, ноябрь 2015, DOI: 10.7463/1115.0826094 http://technomag.bmstu.ru/doc/826094.html

3. Крайний В.И., Семенов А.Н., Чапурский В.В. Фокусировка одночастотных мультистатических радиоголограмм методом двумерного неэквидистантного быстрого преобразования Фурье // VIII Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь» 24 - 26 ноября 2014 г. , Сборник докладов на конф. 2014. P. 77–81.

4. Нестеров С.М., Скородумов И.А. Особенности синтезирования трехмерных радиолокационных изображений объектов. ИРЭ РАН, 2010. P. 218–222.

5. Разевиг В.В., Бугаев А.С., Чапурский В.В. Сравнительный анализ фокусировки классических и мультистатических радиоголограмм // Радиотехника. 2013. № 8. P. 8–17.

6. Семенов А.Н., Ахияров В.В., Чапурский В.В. Использование электродинамического моделирования в мультистатической радиоголографии // 25-я Международная конференция СВЧ техника и телекоммуникационные технологии: Материалы конф. в 2-х т. Севастополь, Крым, 2015. Vol. 2. P. 1152–1153.

7. Чапурский В.В. Мультистатическая радиоголография // Труды 4-й международной конференции «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации». Россия, Суздаль, 2011. P. 99–102.

8. Чапурский В.В. Синтезирование радиоизображений объектов с помощью линейной антенной решетки типа MIMO // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2012. № 7. P. 115–123.

9. Курикша А.А. Алгоритм обратной проекции в задачах восстановления пространственного распределения источников // Радиотехника и электроника. 2002. Vol. 47, № 12. P. 1484–1489.

10. Sheen D.M., McMakin D.L., Hall T.E. Three-dimensional millimeter-wave imaging for concealed weapon detection. Microw. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2001. Vol. 49, No. 9. P. 1581–1592. Available at: http://ieeexplore.ieee.org/document/942570/?reload=true&arnumber=942570, accessed 06.10.2016.

11. Yakubov V.P., Sklarczyk K.G., Pinchuk, R.V., Sukhanov D.Ya., Bulavinov A.N., Bevetskii A.D. Radio-wave tomography of hidden objects for safety systems. Russian Physics Journal. 2008. Vol. 51, No. 10. P. 1064–1082.

12. Andreev V.G., Karabutov A.A., Solomatin S.V., Savateeva E.V., Aleynikov Vadim, Zhulina Yulia V., Fleming R. D., Oraevsky A.A. Optoacoustic tomography of breast cancer with arc-array transducer. BiOS 2000 The International Symposium on Biomedical Optics. International Society for Optics and Photonics, 2000. P. 36–47.

13. Q. H. Liu N.N. An accurate algorithm for nonuniform fast Fourier transforms (NUFFT’s). IEEE Microw. Guid. WAVE Lett. 1998. Vol. 8, No. 1. P. 18–20.

14. Song J. et al. High-resolution 3-D radar imaging through nonuniform fast Fourier transform (NUFFT). Communications in Computational Physics. 2006. Vol. 1, № 1. P. 176–191. Available at: http://www.global-sci.com/freedownload/v1_176.pdf, accessed 06.10.2016


Дополнительные файлы

Для цитирования: Крайний В.И., Семёнов А.Н. Построение радиоизображений трёхмерных объектов с использованием многочастотной мультистатической радиоголограммы. Радиостроение. 2016;(5):1-10. https://doi.org/10.7463/rdopt.0516.0848109

For citation: Krainy V.I., Semenov A.N. Creation of 3-D Object Radio Images Using Multi-Frequency Multi-static Radio-hologram. Radio Engineering. 2016;(5):1-10. (In Russ.) https://doi.org/10.7463/rdopt.0516.0848109

Просмотров: 229

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)