Уайли, Карл — основоположник радиолокации с синтезированной апертурой¶
Карл Уайли (англ. Carl A. Wiley; 1920 — 1985) — американский математик и инженер, пионер в области радиолокации с синтезированной апертурой (РСА). В 1951 году он предложил метод получения радиолокационных изображений высокого разрешения с помощью обработки доплеровского сдвига частоты, что впоследствии легло в основу современного дистанционного зондирования Земли и планет.
¶Биография
Карл Уайли родился в 1920 году. Образование получил в области математики и физики. В начале 1950-х годов работал в исследовательской лаборатории компании Goodyear Aircraft Corporation (позднее — Goodyear Aerospace) в Аризоне. Именно в этот период он занялся проблемой улучшения разрешающей способности бортовых радаров.
В 1951 году Уайли подготовил внутренний меморандум, в котором описал концепцию, получившую название «доплеровская обработка сигналов» (Doppler beam sharpening). Суть идеи заключалась в том, что при боковом обзоре земной поверхности радаром, установленным на движущемся носителе, точки местности, находящиеся на одинаковой дальности, но под разными азимутальными углами, имеют разную радиальную скорость относительно носителя. Это приводит к различию доплеровских сдвигов частоты отражённых сигналов. Анализируя эти сдвиги, можно синтезировать узкую диаграмму направленности антенны, эквивалентную физической антенне очень большого размера. Таким образом, достигалось значительное улучшение азимутального разрешения без увеличения физических размеров антенны.
¶Развитие технологии
Работа Уайли оставалась засекреченной до 1952 года, когда она была рассекречена и опубликована в открытой печати. В 1954 году он получил патент США на «Доплеровскую систему визуализации» (Doppler imaging system). Патент описывал метод синтезирования апертуры антенны за счёт движения носителя и когерентной обработки отражённых сигналов.
Параллельно с Уайли аналогичные идеи разрабатывались в Университете Иллинойса под руководством Шермана Фэрчайлда (Sherman Fairchild) и в компании Philco. Однако именно Уайли считается первооткрывателем, поскольку его работа была выполнена независимо и первой доведена до практического применения.
В 1953 году в рамках программы Project Michigan (США) была создана первая действующая система РСА, основанная на принципах Уайли. Система устанавливалась на самолётах и позволяла получать радиолокационные изображения с разрешением, недостижимым для обычных радаров того времени.
¶Принцип работы
Радиолокатор с синтезированной апертурой использует движение носителя (самолёта, спутника) для создания виртуальной антенны большого размера. При пролёте носителя радар излучает импульсы и принимает отражённые сигналы от земной поверхности. За время пролёта антенна занимает множество позиций, и когерентное суммирование принятых сигналов позволяет сформировать изображение с высоким разрешением. Доплеровский сдвиг, на который обратил внимание Уайли, является ключевым параметром, позволяющим разделять цели по азимуту.
¶Наследие
Карл Уайли продолжал работать в области радиолокации и аэрокосмических технологий до конца жизни. Он внёс вклад в разработку систем обработки сигналов и методов радиолокационной интерферометрии. Умер в 1985 году.
Сегодня радиолокация с синтезированной апертурой является одной из основных технологий дистанционного зондирования Земли. Спутники, оснащённые РСА (например, Sentinel-1, TerraSAR-X, «Кондор-ФКА»), используются для мониторинга ледовой обстановки, картографирования, контроля природных ресурсов, обнаружения подвижек земной поверхности и в оборонных целях. Принципы, заложенные Уайли, применяются также в системах радиолокационного наблюдения на других планетах.
¶См. также
- Радиолокация с синтезированной апертурой
- Доплеровский сдвиг
- Дистанционное зондирование Земли
¶Источники
- Wiley, C. A. «Synthetic Aperture Radars: A Paradigm for Technology Evolution», IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1985.
- Brown, W. M. «Synthetic Aperture Radar», IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1967.
- Curlander, J. C., McDonough, R. N. «Synthetic Aperture Radar: Systems and Signal Processing», Wiley-Interscience, 1991.