Логин:
Пароль:

Работа №1472
Название работы
Радиолокационная томография удаленных объектов за диэлектрическими преградами
Автор работы
Шипилов Сергей Эдуардович
Дата начала работы Дата окончания работы
2009-07-31 2011-07-31
Аннотация
Объектом исследования являются физические закономерности формирования волновых проекций скрытых объектов при ближней радиолокации с использованием сверхширокополосного излучения и физико-математические методы их обращения. Общей целью проекта является разработка физико-математической модели системы восстановления изображений удаленных объектов, скрытых за диэлектрическими преградами, на основе томографической обработки результатов многоракурсных измерений рассеянного сверхширокополосного излучения. Интерес представляет оценка пространственного разрешения томографа при зондировании с полностью и частично заполненной апертурой, когда минимизируется число используемых антенных элементов при условии сохранения достаточного пространственного разрешения системы. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: Разрабатываемые физико-математические методы предназначены для создания радиолокационных средств, которые будут обеспечивать надежное функционирование систем контроля качества и безопасности на транспорте и производстве в режиме реального времени. Такие средства могут быть широко востребованы службами безопасности в местах с большими и непрерывными людскими потоками (предотвращение терактов), а также использованы для неразрушающего контроля качества в производстве строительных конструкций и высокоэнергетических компонент (ракетного топлива, взрывчатых веществ). Лабораторный макет измерительной системы для дистанционной томографии различных объектов за диэлектрическими преградами, и определения их формы, внутренней структуры и электрофизических характеристик. При соответствующей доработке в каждом конкретном случае макет может быть использован для контроля качества промышленных изделий, строительных материалов, взрывчатых веществ и обнаружения объектов, скрытых за оптически непрозрачными преградами, службами контроля качества, пограничного контроля, ФСБ, МВД и Минобороны.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1006600 Федеральное агентство по образованию Фундаментальная
Промежуточный реферат №1
Объектом исследования являются физические закономерности формирования волновых проекций скрытых объектов при ближней радиолокации с использованием сверхширокополосного излучения и физико-математические методы их обращения. Общей целью проекта является разработка физико-математической модели системы восстановления изображений удаленных объектов, скрытых за диэлектрическими преградами, на основе томографической обработки результатов многоракурсных измерений рассеянного сверхширокополосного излучения. Интерес представляет оценка пространственного разрешения томографа при зондировании с полностью и частично заполненной апертурой, когда минимизируется число используемых антенных элементов при условии сохранения достаточного пространственного разрешения системы. С использованием технологии радара с синтезированной апертурой (РСА) на примере обработки результатов реального полноракусного локационного зондирования скрытых тестовых объектов предложен алгоритм быстрого восстановления их трехмерной структуры. Теоретически и экспериментально показано, что с использованием микроволнового и сверхширокополосного излучения достигаемое разрешение может быть не хуже 1 см. Путем имитационного моделирования показано, что число антенных элементов в радиолокационном томографе, необходимых для достижения ожидаемого разрешения, может быть минимизировано за счет более рационального их пространственного расположения, например, в виде неэквидистантной линейной или эквидистантной кольцевой решеток. Разработан экспериментальный макет системы кругового сверхширокополосного сканирования, который подтверждает возможность существенного повышения скорости сверхширокополосного зондирования при незначительной потере качества изображения. Предложена новая конструкция малогабаритной сверхширокополосной антенны. Проведенный патентный поиск по базе патентов США и России показал высокую заинтересованность данной проблематикой в мире, что говорит об актуальности данного научного исследования. Сравнение существующих подходов и предлагаемых в данном отчете решений дает основание утверждать, что предлагаемые методы и алгоритмы являются конкурентноспособными. Разработанные методы являются перспективными и нуждаются в дальнейшей проработке и доведении до внедрения в действующей физической модели радиолокационного томографа. Построенный на основе этой модели радиотомограф найдёт применение на производстве, для контроля качества продукции, а также в системах безопасности в аэропортах и других общественных местах для обнаружения запрещенных предметов под одеждой или в ручной клади. ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (стр. 55-65)
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201050402 Дата регистрации ИК: 2010-01-21
Промежуточный реферат №2
Цель работы - разработка макета сверхширокополосного томографа объектов, скрытых за диэлектрическими преградами, на основе метода фокусировки и технологии синтезирования апертуры. 1. Разработана модель динамики интерференционных полей в ближней и дальней зонах. Выявлены факторы, целенаправленное управление которыми позволяет улучшать импедансные и направленные свойства излучающей системы. 2. На основе модели динамики интерференционных полей в ближней и дальней зонах разработана конструкция приемной и передающей антенны с полосой согласования 1-20 ГГц. Собрана сканирующая система, позволяющая в автоматическом режиме осуществлять перемещение приемопередатчика. Разработана система оцифровки полученного радиосигнала, сопряженного с системой сканирования на основе стробоскопического осциллографа. 3. Для обеспечения томографической обработки и визуализации результатов в режиме реального времени разработана схема алгоритма быстрой свертки и коррелятора на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Проведена апробация предложенной схемы коррелятора и ее имплементация в микросхему. 4. Собран макет сверхширокополосного радиотомографа, обеспечивающего визуализацию скрытых объектов в режиме отложенной обработки. 6. Проведено тестовое испытание макета при визуализации объектов в условиях отсутствия и наличия диэлектрической преграды. Проведена оценка разрешающей способности макета. Показано, что в случае использования маломощного зондирующего СШП сигнала длительностью 0.1 нс, разрешение может достигать 3 см. Дополнительно разработан метод для сверхширокополосной томографии удаленных объектов.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201056818 Дата регистрации ИК: 2010-10-19
Заключительный реферат
В результате выполнения заключительного третьего этапа проекта представлены следующее результаты: Дано описание и технические характеристики системы измерения и регистрации волновых радио проекций скрытых объектов для их томографии. Дано описание разработанных методов, алгоритмов и блок-схем программ восстановления 3D томограмм скрытых объектов на основе локационных волновых проекций с использованием технологий синтезирования больших апертур с фокусировкой; представлены результаты их тестирования. Дано описание разработанного лабораторного макета радиоволнового томографа с выделением характеристик ключевых элементов их конструкций. Представлено описание всех основных измерительных средств, использованных для экспериментальных исследований. Представлены результаты прямых тестовых экспериментальных лабораторных исследований по радио томографии скрытых объектов в условиях локации за преградами при различных схемах пространственного и временного сканирования. Подтверждена эффективность разработки. Выявлены преимущества и недостатки использованных решений. Выявлена возможность сверхширокополосной радиотомографии движущихся скрытых объектов, в том числе, живых людей по движению грудной клетки при дыхании. Дано описание разработанных и использованных средств визуализации результатов 3D томографии скрытых объектов, включая использование полиэкрана, эквипотенциальных поверхностей и произвольных ортогональных сечений. Даны рекомендации по возможности использования результатов ПНИР в реальном секторе экономики.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201160101 Дата регистрации ИК: 2011-08-15
Заказчик
Федеральное агентство по образованию, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы», Мероприятие 1.2.2. Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук, Конкурс НК-104П «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Радиофизика, акустика и электроника» в рамках мероприятия 1.2.2 Программы»,ГК № П452 от 31 июля 2009 г.
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
29.35.23 ( ФИЗИКА. Радиофизика. Физические основы электроники. Электродинамика сверхвысоких частот. Радиоизмерения на сверхвысоких частотах. )
537.8.029.6; 621.37.029.6; 490176 П452
Ключевые слова
радиолокация, томография, синтезирование апертуры, сверхширокополостное зондирование, фокусировка излучения
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99