Радіолокаційні системи

В останні десятиліття все ширше використовуються радіолокаційні або радарні системи. Вони належать до активних систем, працюють в сантиметровому або метровому діапазоні радіохвиль. Їх використовують в умовах, коли об'єкти закриті хмарами, туманом, димовими завісами тощо у будь-який час доби. Суть знімання полягає в посиланні радіосигналів певної частоти, які виробляє генератор, і фіксації часу повернення сигналів у приймач. Час повернення сигналів залежить від відстаней до об'єктів (рис. 5.8).

Активне радіолокаційне зондування виконується за схемою (рис. 5.9): випромінювання імпульсу електромагнітної енергії в радіохвильовому діапазоні – проходження цим імпульсом відстані до досліджуваних об’єктів – відбиття (поглинання) хвиль об’єктом, повернення відбитої енергії – реєстрація відбитого сигналу.

Рис. 5.8. Особливості оптичного і радарного знімання	Рис. 5.9. Схема зондування радіолокаційною системою бокового огляду:1– напрямок польоту; 2 – зона радіотіні (нульової інформації); 3 – відбиті гнали; 4 – антена; 5 – імпульс радіохвиль; 6 – нахильна дальність; 7 – поверхня відбиття сигналу; 8 - місцева вертикаль; 9 – горизонтальна дальність

Параметрами повернутого імпульсу енергії що реєструється є: час (відстань) проходження імпульсу від генератора до приймача випромінювання, інтенсивність прийнятого сигналу, дислокація опроміненого об'єкта в системі координат радіолокатора. В результаті радіолокаційної зйомки формується зображення місцевості, що реєструється на ЕПТ або машинних носіях.

Просторова розрізненність зображень, отримуваних за допомогою РЛС БО, залежить від розміру імпульсу, сформованого в напрямку, перпендикулярному до польоту; і тривалості імпульсу. Чим менше розмір імпульсу по ширині і чим менше його тривалість, тим вище розрізненність радіолокаційної знімання.

Вузькоспрямований сигнал може формуватися при використанні великогабаритних антен, однак розмір антен обмежується через технічні можливості їх встановлення на космічному апараті. Тому доцільно використати антени (рис. 5.10) з синтезованою апертурою, коли малогабаритна антена персоніфікує собою начебто велику антенну споруду для прийому відбитих сигналів.

Рис. 5.10. Схема роботи антени з синтезованою апертурою: 1, 2 – діаграма променя (1 – реального, 2 – синтезованого); 3 – місцева вертикаль; 4 – напрямок польоту; 5 – синтезована антенна; 6 – реальна антенна РЛС	Рис. 5.11. Цифрова тривимірна модель рельєфу Землі

Радіолокаційне активне зондування має низку переваг на відміну від інших способів отримання дистанційної інформації. До них потрібно віднести: всепогодність, всесезонність, можливість роботи в будь-який час доби, високу чутливість до діелектричних властивостей об’єктів місцевості, можливість підповерхневого зондування, зростаючу зі збільшенням довжин використовуваних хвиль. Зокрема, радіолокаційна зйомка використовується для пошуку води в пустелях на глибині декількох десятків метрів.

Одна з найяскравіших можливостей радіолокаційного методу зондування була продемонстрована в 2000 р. американськими астронавтами, які знаходились у космосі близько 10 днів. На шатлі ”Endeavour” стояли два локатори, один на самому шатлі, інший на виносному щоглі на відстані 60 м від шатлу (база 60 м – база вимірів, необхідна для отримання стереознімків). З двох антен одночасно випромінювався сигнал, відбивався і приймався з невеличкою затримкою, яка була обумовлена рельєфом земної поверхні. Аналізуючи затримку фази (сигналу, що приймався двома антенами), будувався рельєф. Топографічна місія називалась SRTM – Shuttle radar topographic mission. За період польоту було знято понад 80% поверхні Землі, а деякі ділянки – по декілька разів. За даними цієї зйомки була створена високоточна тривимірна модель Землі (рис. 5.11).

Із дешифрування радіолокаційних зображень встановлено, що вони особливо ефективні для дослідження гідромережі, яка розізнається значно краще, ніж на фотозображенні.

Радарні знімки дозволяють виявляти на поверхні води нафту і нафтопродукти з товщиною плівки від 50 мкм (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Виявлення на поверхні води нафти і нафтопродуктів за допомогою радарних знімків [148]	Рис. 5.12. Лідарна зйомка

Успішним є використання радіолокаційних знімків для виявлення підземних вод, дослідження льодовиків, снігового покриву.

В надвисокочастотному діапазоні радіохвиль, у якому працюють радари, характер відбиття залежить головним чином від механічних властивостей поверхні, її гладкості і текстури.

Інше застосування радарних знімків – оцінка вологовмісту ґрунтів.