Введение. Повышение разрешающей способности радиолокационных станций, превышающей рэлеевский предел, особенно важно для современных радиоэлектронных систем, функционирующих в условиях низкого отношения сигнал/шум и интенсивных внешних помех. Данная задача приобретает ключевое значение для обеспечения точного обнаружения и идентификации объектов на значительных расстояниях, что открывает широкие возможности для применения этой технологии. Один из эффективных методов обработки – инверсная фильтрация (ИФ), однако ее эффективность при традиционной реализации значительно снижается с ухудшением помеховой обстановки, что ограничивает область применения в реальных ситуациях.

Цель работы. Разработка и исследование подхода, направленного на повышение эффективности ИФ посредством внедрения и использования метода коррекции базиса, что позволяет улучшить качество обработки сигналов и повысить устойчивость системы к помехам.

Материалы и методы. Исследование основано на математическом моделировании процессов фильтрации и анализе влияния различных параметров на эффективность ИФ. Моделирование процессов осуществлялось в специально разработанном программном обеспечении. Использованы методы теории обработки сигналов, включая теорию матриц и теорию вероятностей.

Результаты. Предложен метод коррекции базиса, повышающий эффективность ИФ за счет увеличения отношения сигнал/шум на выходе фильтра. Получены зависимости отношения сигнал/шум от параметров коррекции. Введено понятие среднего квадрата нормы импульсной характеристики фильтра, что обеспечивает дополнительный аналитический инструмент для оценки и оптимизации метода. Предложен практический подход к реализации метода для повышения разрешающей способности радиолокационных систем.

Заключение. Метод коррекции базиса позволяет повысить эффективность ИФ и расширяет возможности ее использования в условиях низкого входного отношения сигнал/шум. Вклад исследования заключается в разработке новой методики улучшения качества обработки сигналов в радиолокационных системах, что позволяет расширить их применение даже при неблагоприятных условиях приема сигнала.

Введение. Смещение границ обитания древесных видов растений является одним из наблюдаемых в континентальных масштабах последствием климатических изменений. Картирование этих смещений и их количественная оценка востребованы для оценивания углеродного баланса. На примере горной экосистемы Приполярного Урала рассматривается способ картирования многолетних изменений лесного покрова, который позволяет оценивать это смещение. Рассматриваются этапы предварительной селекции и обработки спутниковых мультиспектральных данных дистанционного зондирования Landsat на стороне серверов Google Earth Engine. Приводятся результаты картирования многолетних изменений лесного покрова и количественная оценка общей площади продвижения леса.

Цель работы. Картирование многолетних изменений лесного покрова и их количественная оценка по спутниковым мультиспектральным данным дистанционного зондирования и экспертным оценкам границ экологических зон в горах Приполярного Урала (на примере хребта Сабля).

Материалы и методы. Используются очищенные от облаков мультиспектральные изображения спутников Landsat 4–9 отражения верхней части атмосферы, которые прошли относительную радиометрическую коррекцию, и отражения поверхности; экспертные оценки границ экологических зон; регрессионный анализ.

Результаты. Количественная оценка общей площади продвижения леса с 1960 по 2024 гг. на основе временного ряда решающей статистики с 1987 по 2024 гг. составляет 4.82 км². В период с 1970 по 1995 гг. зафиксировано ускорение продвижения леса.

Заключение. Рассматриваемый способ позволяет картировать и количественно оценивать многолетние изменения лесного покрова. Полученная количественная оценка согласуется с экспертной оценкой. Зафиксированный период ускоренного продвижения леса совпадает с периодом глобальных температурных изменений.

Введение. Угломерный метод определения положения перекрывающихся по спектру источников радиоизлучения (ИРИ) дополнен пространственной фильтрацией (ПФ) их многолучевых сигналов и вычислением взаимных корреляционных функций (ВКФ) между оценками сигналов, принятых в одном и в разных пунктах приема (ПП). При таком подходе не формируются ложные точки и области определения положения.

Цель работы. Разработка и исследование метода сопоставления линий положения, базирующегося на оценках сигналов ИРИ, полученных ПФ в разных ПП.

Материалы и методы. Оценки направлений прихода перекрывающихся по спектру сигналов ИРИ в разных ПП формируются на основе метода MUSIC. Коэффициенты пространственного фильтра для выделения сигналов ИРИ рассчитываются по критерию наименьших квадратов с помощью полученных оценок. Вычисление ВКФ оценок сигналов в фиксированном ПП позволяет исключить из анализа переотраженные сигналы. Сопоставление оценок направлений прихода сигналов в разные ПП выполнено на основе вычисления их ВКФ. Режекция неподавленных мешающих сигналов из-за неточно заданного амплитудно-фазового распределения (АФР) антенной решетки (АР) улучшает результаты ПФ. Исследование разработанного метода проведено имитационным моделированием в MATLAB.

Результаты. При точном задании АФР АР определение положения обнаруженных ИРИ, излучающих сигнал любой интенсивности, происходит с вероятностью, достигающей 100 %. Наихудшими условиями является доминирование одного сильного сигнала ИРИ во всех ПП при неточном задании АФР АР. Применение дополнительной режекции повышает вероятность правильного определения положения ИРИ, излучающих слабый сигнал, с 40 до 90 %.

Заключение. В зависимости от условий распространения, уровней сигналов и точности калибровки АР вероятность правильного определения положения источников слабых сигналов превышает 90 %. 

Введение. Наиболее распространены одновинтовые вертолеты, имеющие несущий и рулевой винты. Радиолокационные изображения винтов вертолета в сочетании с частотами их вращения содержат информацию, позволяющую определить тип вертолета. Закон амплитудной модуляции сигналов, отраженных от лопастей несущего винта, имеет импульсный характер. Импульсы этой модуляции существенно превышают по амплитуде сигнал, отраженный от корпуса. Поэтому построение изображения несущего винта не имеет принципиальных трудностей. Однако амплитуды сигналов, отраженных от лопастей рулевого винта, существенно меньше сигналов несущего винта. Поэтому задача измерения частоты следования лопастей рулевого винта на фоне сигнала несущего винта не решается. В итоге не решается задача построения изображения рулевого винта. Это является проблемой, которая осложняется тем, что спектры сигналов, отраженных от несущего и рулевого винтов, перекрываются.

Цель работы. Разработка способа компенсации сигнала несущего винта вертолета во временной области.

Материалы и методы. Компенсация сигналов, отраженных от лопастей несущего винта, может быть выполнена разными способами. В работе рассматривается способ, который основывается на использовании модулей комплексных амплитуд опорных сигналов (эталонов) канала построения изображения несущего винта. На основе этих модулей во временной области формируется функция взвешивания сигналов, отраженных от лопастей несущего винта. Эта функция в ходе взвешивания принятого сигнала обеспечивает компенсацию отражений от лопастей несущего винта.

Результаты. Разработан способ компенсации сигнала несущего винта вертолета во временной области в приложении к построению радиолокационного изображения рулевого винта вертолета. Способ не требует больших вычислительных ресурсов. Работоспособность способа иллюстрируется на примере сигнала, отраженного от вертолета Ми-8.

Заключение. Разработанный способ обеспечивает компенсацию сигналов, отраженных от лопастей несущего винта вертолета, и создает условия для измерения частоты вращения и построения изображения рулевого винта вертолета.

Введение. Силовая электроника на основе 4H-SiC активно развивается за счет достигнутого индустриальными странами высокого уровня промышленной технологии роста объемных кристаллов и эпитаксиальных структур карбида кремния и требует разработки новых конструкций МОП-транзисторов (MOSFET) и диодов Шоттки, совершенствования технологических процессов. Подобные исследования актуальны, востребованы и являются основой для широкого внедрения SiC-приборов в различные области силовой электроники и преобразовательной техники для достижения целевых показателей энергоэффективности.

Цель работы. Исследование и сопоставительный анализ характеристик энергоэффективности лабораторных образцов силовых 4H-SiC-MOSFET c дизайном базовых ячеек линейного и гексагонального типов.

Материалы и методы. На начальном этапе объектами исследования были лабораторные образцы 4H-SiCMOSFET малой площади с двумя типами ячеек, рассчитанные на напряжение до 1200 В. Затем были изготовлены и исследованы лабораторные образцы 4H-SiC-MOSFET с оптимизированными параметрами ячейки линейного типа с большей активной площадью. Транзисторы изготавливались в рамках лабораторного технологического маршрута без использования технологии формирования самосовмещенного канала. Характеризация образцов проводилась методами оптической и растровой электронной микроскопии, электрические параметры и характеристики измерялись на характериографе Keysight B1505A.

Результаты. Сопоставительный анализ ВАХ показывает, что транзисторы с гексагональной топологией ячеек в отличие от структур с линейной топологией характеризуются более высокими значениями коммутируемых токов. При этом максимальная плотность тока J_DS = 125 А/см² не является критической для карбида кремния. Транзисторы с линейной топологией с уменьшенными размерами канала и увеличенной активной областью характеризуются более высокой плотностью тока и меньшим сопротивлением канала в открытом состоянии (R_on).

Заключение. Образцы транзисторов с гексагональной топологией ячеек при равных значениях R_on характеризуются более высокими по отношению к транзисторам с линейной топологией значениями коммутируемых токов, но худшей воспроизводимостью параметров. Лабораторные образцы с оптимизированной линейной топологией ячеек характеризуются в ~4 раза меньшим R_on в сравнении с образцами с малой площадью активной области. Тем не менее выход годных транзисторов составляет менее 10 % по пороговому напряжению (U_th), что требует применения в маршруте их изготовления технологий самосовмещенного канала и литографии высокого разрешения при переходе к серийному производству.

Введение. Пройдя длительный путь развития, пассивные спектральные методики дистанционного зондирования стали основным источником информации о состоянии земной поверхности и атмосферы. Многоспектральные и гиперспектральные камеры в настоящее время производятся серийно, однако их более широкому применению по-прежнему мешает высокая цена. Доступные в продаже дешевые фотоприемные CMOS-матрицы обеспечивают подходящую основу для разработки недорогих многоспектральных камер.

Цель работы. Создание переносной многоспектральной камеры, предназначенной для экологического мониторинга в полевых условиях.

Материалы и методы. Конструкция камеры основана на одной фотоприемной CMOS-матрице. Участки спектра выбираются сменяемыми интерференционными фильтрами, установленными в двух зубчатых колесах. Оптическая система камеры формирует параллельный пучок света перед его прохождением через фильтр, а затем фокусирует его в плоскости фотоприемной матрицы. Переключение фильтров обеспечивается шаговым электродвигателем. Его вращением, а также получением и сохранением изображений управляет одноплатный компьютер Raspberry Pi. Обработка многоспектральных изображений выполнялась при помощи программ на языке Python.

Результаты. Проведены испытания оптической схемы разработанной камеры для оценки размера и спектральной однородности ее поля зрения. Кроме того, с использованием камеры получены изображения растительности и рассчитаны пространственные распределения двух вегетационных индексов: нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI) и зелено-красного вегетационного индекса (GRVI). При помощи этих индексов удалось выделить на снимках области, занятые растительностью, а также отделить хвойные деревья от лиственных.

Заключение. Результаты испытаний показали применимость использованной оптико-механической схемы для удаленной оценки экологического состояния растительности.

Введение. Монолитные интегральные схемы (МИС) усилителей мощности Kа-диапазона – неотъемлемая составляющая множества систем радиоэлектронной аппаратуры. Сферы применения включают радиолокацию, 5G-связь, измерительное оборудование. Разработка МИС усилителей Ka-диапазона и повышение их электрических характеристик является актуальной задачей.

Цель работы. Разработка двух типов МИС широкополосных усилителей мощности Ka-диапазона на основе технологического процесса GaAs pHEMT с длиной затвора 0.13 мкм.

Материалы и методы. В качестве базовой ячейки построения усилителей выбран транзистор 8 × 50 мкм. Первый тип усилителя включает 3 каскада, общая периферия затвора выходного каскада составляет 0.8 мм. Второй тип усилителя реализован в виде параллельного включения усилителя первого типа, реализуя синфазное деление и суммирование мощности по входу и выходу соответственно. Два типа МИС спроектированы на базе реализованного в АО «НПП "Исток" им. Шокина» технологического процесса GaAs pHEMT с длиной затвора 0.13 мкм. Проведены зондовые измерения S-параметров и выходной мощности как на уровне пластины, так и МИС в сборке. Режим питания непрерывный.

Результаты. Выходная мощность насыщения МИС первого типа превышает 25.5 дБм при КПД более 19 % в диапазоне частот 26…38 ГГц, а МИС второго типа – более 28.4 дБм. Коэффициент усиления превышает

17.5 и 17 дБ для МИС усилителя первого и второго типов соответственно.

Заключение. Изложены результаты разработки двух типов монолитных интегральных схем широкополосных усилителей мощности Ка-диапазона частот. Схемы реализованы на базе технологического процесса GaAs pHEMT с длиной затвора 0.13 мкм. Представленные МИС по совокупности выходных параметров обеспечивают мировой уровень достижений в разработке МИС усилителей Ka-диапазона.

Введение. Современное промышленное производство сложно представить без информационно-измерительных систем контроля и диагностики объекта на всех этапах технологического процесса. Рост сложности объектов ведет к увеличению объема измерительной информации, что снижает быстродействие, а также достоверность контроля и диагностики. Традиционное решение заключается в наращивании вычислительной мощности и будучи экстенсивным лишь откладывает проблему. В качестве альтернативы в данной статье предлагается изменить алгоритмическое обеспечение, введя в него механизм адаптивности. Адаптивная коммутация в многоканальных системах технической диагностики с временным разделением каналов повышает достоверность контроля и диагностики объекта исследования.

Цель работы. Разработка алгоритмического обеспечения многоканальных систем технической диагностики и построение на его основе возможного варианта структурной схемы системы.

Материалы и методы. Исследование механизма адаптации для многоканальных систем технического диагностирования проводилось методами статистического моделирования из теории массового обслуживания, сама система диагностики представляет собой систему массового обслуживания.

Результаты. Разработано алгоритмическое обеспечение и структурная схема многоканальной адаптивной системы технической диагностики. Проведены математические расчеты по оценке погрешности от многоканальности для данного типа систем. Результаты исследования применимы при разработке информационно-измерительных систем различного направления.

Заключение. Применение адаптивного приоритетного опроса в многоканальных системах технической диагностики позволяет повысить достоверность и быстродействие поиска места неисправности в сложных технических объектах. Исследованный математический аппарат оценки методической погрешности от многоканальности позволяет точно задать границы ее допустимых значений.

Введение. При повороте оптической системы космического аппарата возникает реактивный момент, связанный с движением внутренних элементов. Он вызывает непреднамеренное угловое смещение корпуса, приводя к отклонению оси визирования и формированию изображений с геометрическими искажениями – пространственным размытием. Это ограничивает качество данных дистанционного зондирования и астрофотографии. Несмотря на широкое изучение задач стабилизации, влияние внутренних реактивных моментов, возникающих при движении элементов оптики, на пространственную точность визирования остается недостаточно исследованным.

Цель работы. Оценить влияние реактивного момента оптико-механической системы на пространственное размытие изображения и определить соответствие уровня размытия допустимым требованиям к качеству данных.

Материалы и методы. Использовались данные гироскопических измерений реального аппарата в процессе работы оптической системы. Угловые скорости анализировались на интервалах, равных времени экспозиции камеры, что позволило оценить смещение визирной оси и линейное смещение изображения в фокальной плоскости. Дополнительно применялась математическая модель на основе методов теоретической механики, связывающая реактивный момент с угловым откликом корпуса.

Результаты. Анализ показал наличие низкочастотных угловых колебаний, формирующих пространственный смаз величиной несколько микрометров. При этом функция передачи модуляции сохраняет значение выше 0.99, что указывает на минимальное влияние на качество снимков. Модель подтвердила зависимость амплитуды углового отклонения от значения реактивного момента.

Заключение. Установлено, что реактивные моменты оптико-механической системы значением меньше 0.05 Н·м вызывают размытие изображения, однако его величина несущественна: MTF = 0.99 соответствует сохранению требуемой четкости.