Опыт создания полигонно-калибровочного комплекса для радиолокатора с синтезированной апертурой космического базирования

Комплексная проверка качественных характеристик получаемых снимков и калибровка спецаппара-туры на этапе проведения летных испытаний КА и штатной эксплуатации обычно проводится с использованием наземного оборудования полигоннокалибровочного комплекса (ПКК), оснащенного необходимыми метрологическими средствами. В качестве метрологических средств могут быть использованы различного рода миры, отражатели и т. д., что зависит от диапазона длин волн спецаппаратуры, используемой для получения снимков и оцениваемых характеристик снимков.

В настоящее время нет готовых для использования по назначению ПКК, поэтому, принимая во внимание теоретические разработки и их практическое применение работ [1; 2], реализованных в рамках темы «Открытое небо» было принято решение о разработке ПКК для МКА «Кондор-Э»

МКА «Кондор-Э» является многоцелевым космическим аппаратом легкого класса, который предназначен для получения информации в интересах задач социально-экономического развития и коммерческого использования методом дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

Бортовая аппаратура космического аппарата реализует принцип радиолокационного наблюдения земной поверхности.

Космический аппарат обеспечивает наблюдение Земной поверхности в диапазоне 80° с. ш. – 80° ю. ш., а получаемая информация позволяет решать коммерческим потребителям следующие задачи:

• –    картографирование и мониторинг за природными ресурсами;

• –    экологический мониторинг заданных территорий с целью предупреждения о катастрофах и бедствиях природного и техногенного характера;

• –    геологическая разведка местности при строительстве объектов социально-экономического назначения и градостроительства;

• –    Контроль ледовой обстановки в северных широтах и проводка морских судов;

• –    контроль за нахождением морских судов в территориальных водах в местах интенсивного лова рыбы;

• –    поиск судов, терпящих бедствие;

• –    контроль оползневых процессов на склонах дамб и инженерных гидротехнических сооружений;

• –    контроль просадок (вспучиваний) почвы техногенного и природного характера;

  – обнаружение поверхностно-активных пленок на водных поверхностях, а также утечек ряда загрязняющих веществ.

МКА состоит из универсальной космической платформы со служебными бортовыми системами и модуля полезной нагрузки, который комплектуется радиолокатором бокового обзора с синтезированной апертурой (РСА). Основные характеристики МКА приведены в таблице.

Для проверки и периодического подтверждения сквозных характеристик РСА, оценки радиометрической чувствительности РСА, периодической калибровки радиометрической шкалы и оценки точности привязки получаемых радиолокационных изображений к географическим координатам в настоящее время разработан и апробирован полигонно-калибровочный комплекс [3].

ПКК размещается на территории Харьковской области (Украина).

В состав метрологических средств ПКК входят пять маркеров ПКК – центральный (точка прицеливания) и граничные (вблизи углов ПКК), состоящие из четырех трехгранных уголковых отражателей (УО), с треугольными гранями, ориентированных в верхнюю полусферу. По своим характеристикам маркеры обеспечивают ЭПР на уровне 20–40 дБ.

Маркеры размещены на стационарных опорных устройствах – плоских деревянных платформах, поднятых на высоту 2,5 м над поверхностью земли. Так же выполнены краевые маркеры контрольно – калибровочного комплекса (ККК) ПКК.

На ПКК организовано в виде пикетов и абрисов около 300 опорных точек, на каждой из которых согласно плану эксперимента могут быть в случайном или регулярном порядке размещены метрологические средства. Выделено более 20 эталонных участков – площадок 25 х 25 м², сохраняющих изоморфность инфраструктуры и отражающих характеристик в любых сезонных и погодных условиях.

ККК состоит из потенциальной миры для оценки радиометрической чувствительности и динамического диапазона РСА и пространственной миры для оценки пространственной разрешающей способности РСА, состоящих из самофазированных трехгранных уголковых отражателей с треугольными гранями.

Метрологические средства располагаются на опорноповоротных устройствах, обеспечивающих их переориентацию и исключающих влияние переотражений, на подстилающей поверхности с УЭПР –30 дБ.

Все метрологические средства ПКК аттестованы и сертифицированы.

Итогом разработки и создания ПКК на данном этапе явилось проведение летных испытаний, которые состоялись 14.02.2012 г. с привлечением КА «RadarSat-2» (λ = 5,6 см).

Фрагмент РЛИ ККК с потенциальной и пространственной мирами приведен на рисунке. Как видно, созданные метрологические средства и разработанные методы их установки и ориентации обеспечивают получение надежных данных для оценки основных характеристик РСА космического базирования.

РЛИ ККК с двумя мирами УО и краевыми маркерами

РЛИ ПКК в целом, несмотря на сложные погодные условия (метель, t _воз . = -300 ° C), обеспечило возможность оценки разрешения по приращению уровня обратного рассеяния сцен, точной ( р > 0,99) географической привязки всех тестируемых объектов.

Основные характеристики МКА

Летные испытания показали [4], что созданный ПКК, разработанные метрологические средства и способы их установки обеспечивают возможность валидации, верификации и калибровки характеристик РСА и полученных с их использованием РЛИ.

Специальное описание и оборудование территории ПКК может быть расширено и унифицировано, что значительно расширяет возможности наземного обслуживания ДЗЗ из космоса.