The 27 reference contexts in paper V. Razevig V., В. Разевиг В. (2016) “Моделирование процесса регистрации радиоголограмм объектов сложной формы радиолокаторами малой и сверхмалой дальности // Simulation of recording the microwave holograms of complex objects by the near range radars” / spz:neicon:technomag:y:2014:i:6:p:336-353

  1. Start
    987
    Prefix
    Одним из существующих на сегодняшний день приложений данной технологии является подповерхностная радиолокация как средство неразрушающего контроля строительных конструкций (кирпичной кладки, стеновых панелей, бетонных и железобетонных монолитов и т.п.) с целью обнаружения скрытых предметов (проводов, арматуры, различных неоднородностей и инородных тел)
    Exact
    [4, 18]
    Suffix
    . Также радиолокационные методы широко используются в системах досмотра пассажиров, предназначенных для обнаружения запрещенных к проносу предметов [3, 21], и в биомедицине [22, 23]. Процесс получения радиоизображения обследуемого объекта заключается в регистрации интерференционной картины (радиоголограммы), формирующейся в результате взаимодействия опорной волны и волны, отраженной от об
    (check this in PDF content)

  2. Start
    1142
    Prefix
    средство неразрушающего контроля строительных конструкций (кирпичной кладки, стеновых панелей, бетонных и железобетонных монолитов и т.п.) с целью обнаружения скрытых предметов (проводов, арматуры, различных неоднородностей и инородных тел) [4, 18]. Также радиолокационные методы широко используются в системах досмотра пассажиров, предназначенных для обнаружения запрещенных к проносу предметов
    Exact
    [3, 21]
    Suffix
    , и в биомедицине [22, 23]. Процесс получения радиоизображения обследуемого объекта заключается в регистрации интерференционной картины (радиоголограммы), формирующейся в результате взаимодействия опорной волны и волны, отраженной от объекта, и последующего восстановления радиоголограммы с помощью специальных методов.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    1167
    Prefix
    контроля строительных конструкций (кирпичной кладки, стеновых панелей, бетонных и железобетонных монолитов и т.п.) с целью обнаружения скрытых предметов (проводов, арматуры, различных неоднородностей и инородных тел) [4, 18]. Также радиолокационные методы широко используются в системах досмотра пассажиров, предназначенных для обнаружения запрещенных к проносу предметов [3, 21], и в биомедицине
    Exact
    [22, 23]
    Suffix
    . Процесс получения радиоизображения обследуемого объекта заключается в регистрации интерференционной картины (радиоголограммы), формирующейся в результате взаимодействия опорной волны и волны, отраженной от объекта, и последующего восстановления радиоголограммы с помощью специальных методов.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    2633
    Prefix
    данной исследования состоит в разработке и реализации на ЭВМ метода математического моделирования процесса регистрации радиоголограмм объектов сложной формы радиолокаторами малой и сверхмалой дальности. 1. Методы решения задач электромагнитного рассеяния Аналитическое решение задачи рассеяния существует только для ограниченного набора простых тел, таких как плоскость, цилиндр, сфера, клин
    Exact
    [9]
    Suffix
    , во всех остальных случаях используют численные методы [8]. Согласно установившейся терминологии, все эти методы подразделяют на строгие, асимптотические и гибридные [2]. Поскольку реализация строгих методов решения задачи дифракции сопряжена с большими вычислительными затратами, иногда бывает целесообразно для анализа полей рассеяния на объектах сложной пространственной конфигурации
    (check this in PDF content)

  5. Start
    2693
    Prefix
    Методы решения задач электромагнитного рассеяния Аналитическое решение задачи рассеяния существует только для ограниченного набора простых тел, таких как плоскость, цилиндр, сфера, клин [9], во всех остальных случаях используют численные методы
    Exact
    [8]
    Suffix
    . Согласно установившейся терминологии, все эти методы подразделяют на строгие, асимптотические и гибридные [2]. Поскольку реализация строгих методов решения задачи дифракции сопряжена с большими вычислительными затратами, иногда бывает целесообразно для анализа полей рассеяния на объектах сложной пространственной конфигурации применять различные упрощения и допущения.
    (check this in PDF content)

  6. Start
    2803
    Prefix
    Методы решения задач электромагнитного рассеяния Аналитическое решение задачи рассеяния существует только для ограниченного набора простых тел, таких как плоскость, цилиндр, сфера, клин [9], во всех остальных случаях используют численные методы [8]. Согласно установившейся терминологии, все эти методы подразделяют на строгие, асимптотические и гибридные
    Exact
    [2]
    Suffix
    . Поскольку реализация строгих методов решения задачи дифракции сопряжена с большими вычислительными затратами, иногда бывает целесообразно для анализа полей рассеяния на объектах сложной пространственной конфигурации применять различные упрощения и допущения.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    3239
    Prefix
    решения задачи дифракции сопряжена с большими вычислительными затратами, иногда бывает целесообразно для анализа полей рассеяния на объектах сложной пространственной конфигурации применять различные упрощения и допущения. Такие допущения, с учетом достаточно очевидного физического смысла конкретных электродинамических процессов, привели к появлению так называемых физических моделей
    Exact
    [15]
    Suffix
    . Наибольший интерес из таких моделей представляют феноменологическая и аналоговая модели. Среди феноменологических моделей наибольшее распространение получили модели, основанные на лучевых представлениях полей рассеяния, и модели, базирующиеся на принципе Гюйгенса-Френеля, согласно которому каждая точка волнового фронта рассеянного поля рассматривается как источник вторичных волн.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    3905
    Prefix
    Несмотря на то что все эти модели имеют одни и те же методологические основы, они имеют особенности, которые проявляются при дополнительных упрощениях и допущениях математического и физического характера
    Exact
    [6]
    Suffix
    . Аналоговой моделью принято называть стохастическую модель «блестящих» точек, получившую широкое распространение при анализе рассеянных полей от объектов, которые представлены в виде совокупности локальных отражателей [10].
    (check this in PDF content)

  9. Start
    4128
    Prefix
    Аналоговой моделью принято называть стохастическую модель «блестящих» точек, получившую широкое распространение при анализе рассеянных полей от объектов, которые представлены в виде совокупности локальных отражателей
    Exact
    [10]
    Suffix
    . Современные математические модели и алгоритмы расчета полей рассеяния можно разделить на две группы [8]. В первую группу входят модели, основанные на модели локальных рассеивателей, суть которой состоит в том, что на объекте исследования определенным образом выбирают наиболее «яркие» элементы, для каждого элемента определяют характеристику рассеяния и координаты фазового центра рассеяния, а за
    (check this in PDF content)

  10. Start
    4233
    Prefix
    Аналоговой моделью принято называть стохастическую модель «блестящих» точек, получившую широкое распространение при анализе рассеянных полей от объектов, которые представлены в виде совокупности локальных отражателей [10]. Современные математические модели и алгоритмы расчета полей рассеяния можно разделить на две группы
    Exact
    [8]
    Suffix
    . В первую группу входят модели, основанные на модели локальных рассеивателей, суть которой состоит в том, что на объекте исследования определенным образом выбирают наиболее «яркие» элементы, для каждого элемента определяют характеристику рассеяния и координаты фазового центра рассеяния, а затем проводят интегрирование по всем элементам [17, 15].
    (check this in PDF content)

  11. Start
    4578
    Prefix
    В первую группу входят модели, основанные на модели локальных рассеивателей, суть которой состоит в том, что на объекте исследования определенным образом выбирают наиболее «яркие» элементы, для каждого элемента определяют характеристику рассеяния и координаты фазового центра рассеяния, а затем проводят интегрирование по всем элементам
    Exact
    [17, 15]
    Suffix
    . При этом основная сложность заключается в правильном выборе «ярких» элементов и их фазовых центров, поэтому расчеты по этой модели носят грубый оценочный характер. Во вторую группу входят модели, опирающиеся на геометрические модели объектов, суть которых сводится к сведению модели объекта к фацетной, т.е. состоящей из совокупности плоских ячеек с известной функцией рассеяния [16, 7].
    (check this in PDF content)

  12. Start
    4968
    Prefix
    Во вторую группу входят модели, опирающиеся на геометрические модели объектов, суть которых сводится к сведению модели объекта к фацетной, т.е. состоящей из совокупности плоских ячеек с известной функцией рассеяния
    Exact
    [16, 7]
    Suffix
    . Например, в [7] рассматривается аппроксимация гладкой поверхности тела треугольными фацетами, а изломов поверхности — прямыми ребрами. Поле, рассеянное каждым фацетом и каждым ребром, рассчитывается отдельно, а затем эти поля суммируются с учетом взаимного расположения фацетов и ребер.
    (check this in PDF content)

  13. Start
    4990
    Prefix
    Во вторую группу входят модели, опирающиеся на геометрические модели объектов, суть которых сводится к сведению модели объекта к фацетной, т.е. состоящей из совокупности плоских ячеек с известной функцией рассеяния [16, 7]. Например, в
    Exact
    [7]
    Suffix
    рассматривается аппроксимация гладкой поверхности тела треугольными фацетами, а изломов поверхности — прямыми ребрами. Поле, рассеянное каждым фацетом и каждым ребром, рассчитывается отдельно, а затем эти поля суммируются с учетом взаимного расположения фацетов и ребер.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    5554
    Prefix
    Основная проблема использования существующих в настоящее время численных методов заключается в их алгоритмической и вычислительной сложности, при этом нахождение поля рассеяния каждого объекта исследования превращается в самостоятельную задачу
    Exact
    [18]
    Suffix
    . Из-за этого в работах, посвященных компьютерному моделированию в области радиолокации малой дальности, в качестве объекта исследования обычно выступает набор отдельных точечных отражателей [14, 20, 21].
    (check this in PDF content)

  15. Start
    5750
    Prefix
    настоящее время численных методов заключается в их алгоритмической и вычислительной сложности, при этом нахождение поля рассеяния каждого объекта исследования превращается в самостоятельную задачу [18]. Из-за этого в работах, посвященных компьютерному моделированию в области радиолокации малой дальности, в качестве объекта исследования обычно выступает набор отдельных точечных отражателей
    Exact
    [14, 20, 21]
    Suffix
    . Однако реальные объемные объекты имеют сплошную поверхность, для которой должны применяться соответствующие аппроксимации. 2. Моделирование процесса регистрации радиоголограмм Перейдем к разработке технологии синтезирования радиоголограмм произвольных объектов в интересах проектирования голографических подповерхностных радиолокаторов [4] и радиолокаторов для поиска запрещенных к проносу пре
    (check this in PDF content)

  16. Start
    6099
    Prefix
    Моделирование процесса регистрации радиоголограмм Перейдем к разработке технологии синтезирования радиоголограмм произвольных объектов в интересах проектирования голографических подповерхностных радиолокаторов
    Exact
    [4]
    Suffix
    и радиолокаторов для поиска запрещенных к проносу предметов, скрытых под одеждой человека [3], позволяющей оперативно моделировать радиоголограммы наблюдаемых объектов произвольной формы для различных частот, расстояний до объекта, конфигураций антенных систем, шагов сканирования и пр.
    (check this in PDF content)

  17. Start
    6193
    Prefix
    Моделирование процесса регистрации радиоголограмм Перейдем к разработке технологии синтезирования радиоголограмм произвольных объектов в интересах проектирования голографических подповерхностных радиолокаторов [4] и радиолокаторов для поиска запрещенных к проносу предметов, скрытых под одеждой человека
    Exact
    [3]
    Suffix
    , позволяющей оперативно моделировать радиоголограммы наблюдаемых объектов произвольной формы для различных частот, расстояний до объекта, конфигураций антенных систем, шагов сканирования и пр.
    (check this in PDF content)

  18. Start
    7322
    Prefix
    Наиболее распространенным способом описания формы объекта является аппроксимация поверхности реального тела совокупностью связанных между собой плоских треугольников или четырехугольников, называемых фацетами, при этом размер фацета определяется кривизной поверхности объекта. Для задания формы объекта в настоящем исследовании использовался пакет Autodesk 3ds Max
    Exact
    [5]
    Suffix
    — система для создания и редактирования трехмерной графики и анимации, располагающая обширными средствами для создания разнообразных по форме и сложности трехмерных компьютерных моделей, с использованием разнообразных техник и механизмов, включающих следующие:  полигональное моделирование, в которое входят Editable mesh (редактируемая поверхность) и Editable poly (редактируемый полигон) — это
    (check this in PDF content)

  19. Start
    9875
    Prefix
    Моделирование процесса регистрации радиоголограммы Процесс получения радиоизображения зондируемых объектов заключается в регистрации и последующем восстановлении комплексной радиоголограммы объекта. Регистрация радиоголограммы заключается в облучении объекта когерентным сигналом и измерении комплексной амплитуды отраженного от объекта сигнала на плоской апертуре. В радиолокаторах
    Exact
    [3, 4]
    Suffix
    , в интересах проектирования которых разрабатывалась данная модель, данная процедура осуществляется путем ручного перемещения приемо-передающей антенны радиолокатора по плоской поверхности, называемой плоскостью сканирования (рис. 2).
    (check this in PDF content)

  20. Start
    10772
    Prefix
    регистрации радиоголограмм Если объект характеризуется его функцией отражения ( , , )d x y z  , то комплексную амплитуду сигнала, зарегистрированного приемником на частоте f в точке плоскости сканирования с координатами 0( , , )x y z, можно представить в виде суперпозиции отражений от каждой точки объекта и множителя, описывающего задержку отраженной волны по сравнению с опорной
    Exact
    [21]
    Suffix
    :  2TROBJ 0TR OBJOBJ2 TROBJ exp 2 ( , , ),,( ) ik E x y fEgfddx dy dz           rr rrr rr , (1) где 0E — комплексная амплитуда возбуждения передатчика; TR0,, T rx y z — вектор координат приемо-передающей антенны; OBJ,, T rx y z   — вектор координат локальной точки на поверхности объекта; r — символ длины (модуля) вектора r;  22 TR OB
    (check this in PDF content)

  21. Start
    11712
    Prefix
    точку на поверхности объекта; 2kfc — волновое число;  — относительная диэлектрическая проницаемость среды, в которой находится объект; c — скорость света; ( , )gf — диаграмма направленности (ДН) приемо-передающей антенны в направлении на локальную точку на поверхности объекта, имеющая, например, для приемо-передающего элемента в форме открытого конца круглого волновода следующий вид
    Exact
    [1]
    Suffix
    :  1sin ( , ) 1 cos sin J k a gf ka       , (2) где a — радиус волновода, 1J — функция Бесселя первого рода. Отметим, что ДН учитывается как при передаче, так и при приеме сигнала.
    (check this in PDF content)

  22. Start
    15808
    Prefix
    волны с объектом, в результате восстановления радиоголограммы получается не форма объекта, как при восстановлении оптической голограммы, а функция, описывающая отражательную способность объекта и являющаяся отношением амплитуд отраженной и падающей волн. В большинстве случаев по виду этой функции можно легко определить форму объекта. Методы восстановления подробно рассмотрены в
    Exact
    [11]
    Suffix
    и [12], здесь приведем только финальные соотношения. 3.1. Восстановление одночастотных радиоголограмм Метод восстановления одночастотных радиоголограмм является методом обратного распространения, который заключается в решении комплексно сопряженного волнового уравнения с использованием зарегистрированной комплексной амплитуды в качестве граничного условия.
    (check this in PDF content)

  23. Start
    15815
    Prefix
    волны с объектом, в результате восстановления радиоголограммы получается не форма объекта, как при восстановлении оптической голограммы, а функция, описывающая отражательную способность объекта и являющаяся отношением амплитуд отраженной и падающей волн. В большинстве случаев по виду этой функции можно легко определить форму объекта. Методы восстановления подробно рассмотрены в [11] и
    Exact
    [12]
    Suffix
    , здесь приведем только финальные соотношения. 3.1. Восстановление одночастотных радиоголограмм Метод восстановления одночастотных радиоголограмм является методом обратного распространения, который заключается в решении комплексно сопряженного волнового уравнения с использованием зарегистрированной комплексной амплитуды в качестве граничного условия.
    (check this in PDF content)

  24. Start
    16259
    Prefix
    Восстановление одночастотных радиоголограмм Метод восстановления одночастотных радиоголограмм является методом обратного распространения, который заключается в решении комплексно сопряженного волнового уравнения с использованием зарегистрированной комплексной амплитуды в качестве граничного условия. Этот метод может быть реализован с использованием алгоритма быстрого преобразования Фурье
    Exact
    [12]
    Suffix
    . Формулы (4)–(6) описывают процесс восстановления одночастотной радиоголограммы и формирование радиоизображения обследуемого объекта в плоскости, параллельной плоскости сканирования и удаленной от нее на расстояние 0z, равное предполагаемому расстоянию до объекта:  2 1 ( , )( , ) exp () 2 F k kxyxyE x yi k x k y dxdy   , (4) 22200( , , ) ( , )exp 4xyxyxy
    (check this in PDF content)

  25. Start
    18031
    Prefix
    Восстановление многочастотных радиоголограмм Метод восстановления многочастотных радиоголограмм является расширением одночастотного метода путем добавления третьей размерности — расстояния, и позволяет получать трехмерные изображения обследуемых объектов. Для этого случая справедливы следующие соотношения
    Exact
    [11]
    Suffix
    :  2 1 ( , , )( , , ) exp () 2 F k k fxyxyE x y fi k x k y dxdy   , (7) 0( , , ) ( , , ) expxyzxyzS k k kF k k fik z, (8) ( , , )( , , ) exp ()RxyzxyzxyzE x y zS k k ki k x k y k z dk dk dk , (9) где ( , , )E x y f — многочастотная радиоголограмма; 2224zxykkkk  — пространственная частота, соответствующая
    (check this in PDF content)

  26. Start
    19622
    Prefix
    радиоголограммы нужно выделить комплексную огибающую сигнала, формирующегося в приемнике в результате взаимодействия опорной волны (поступающей из генератора в приемник через направленный ответвитель) и волны, отраженной от объекта. Для этого обычно используют квадратурную обработку сигнала, при этом комплексную огибающую сигнала представляют в виде синфазной и квадратурной составляющих
    Exact
    [23]
    Suffix
    . синфазная составляющая радиоголограммы квадратурная составляющая радиоголограммы восстановленное радиоизображение Рис. 4. Моделирование: радиоголограмма 3D-модели пистолета и результат ее восстановления синфазная составляющая радиоголограммы квадратурная составляющая радиоголограммы восстановленное радиоизображение Рис. 5.
    (check this in PDF content)

  27. Start
    20878
    Prefix
    Размер области сканирования (Ш×В ) — 100×112 см, шаг сканирования — 0.5 см, частота — 13.8 ГГц. Для создания трехмерной модели такого сложного объекта, как манекен человека, требуется очень много времени, поэтому для расчетов использовалась модель человека, найденная в интернете
    Exact
    [24]
    Suffix
    . Она несколько отличается от манекена, с которым проводились эксперименты, в частности, расположением рук и ориентацией головы. Поэтому напрямую сравнивать результаты моделирования (рис. 7) и эксперимента (рис. 8) нельзя, однако видно, что если принять во внимание указанные отличия, то обе радиоголограммы весьма похожи. синфазная составляющая радиоголограммы квадратурная составляющая
    (check this in PDF content)