cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2026-29-1-23-37caht-2700Research ArticleТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫTRANSPORTATION SYSTEMSПрименение бортовых радиолокационных станций дециметрового диапазона при гуманитарном разминированииThe use of onboard decimeter-band radar stations for humanitarian deminingВасильевО. В.VasilievO. V.

Васильев Олег Валерьевич, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник 

г. Москва 

Oleg V. Vasiliev, Doctor of Technical Sciences, Professor, Principal Researcher 

Moscow 

vas_ov@mail.ruГоршковП. С.GorshkovP. S.

Горшков Павел Сергеевич, доктор технических наук, доцент, генеральный директор 

г. Москва 

Pavel S. Gorshkov, Doctor of Technical Sciences, General Director  

Moscow 

vas_ov@mail.ruЗябкинС. А.ZyabkinS. A.

Зябкин Сергей Алексеевич, кандидат технических наук, научный сотрудник 

г. Москва 

Sergey A. Zyabkin, Candidate of Technical Sciences, Research Associate 

Moscow 

sergezyab@gmail.comШепетьИ. П.Shepet'I. P.

Шепеть Сергей Петрович, кандидат технических наук, профессор 

г. Ставрополь

Sergey P. Shepet’, Candidate of Technical Sciences, Professor 

Stavropol 

ship.1963@mail.ruООО «НПО НаукаСофт»РоссияNaukaSoft Scientific and Production AssociationRussian FederationТехнологический институт сервиса (филиал ДГТУ)РоссияTechnological Institute of Service (branch of DSTU)Russian Federation2026050320262912337Copyright © Васильев О.В., Горшков П.С., Зябкин С.А., Шепеть И.П., 20262026Васильев О.В., Горшков П.С., Зябкин С.А., Шепеть И.П.Vasiliev O.V., Gorshkov P.S., Zyabkin S.A., Shepet' I.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/2700

Проблема гуманитарного разминирования на текущий момент чрезвычайно актуальна. В работе рассмотрены различные технические средства, применяемые в инженерной разведке для решения задачи обнаружения мин, и обоснована необходимость радиолокационного обеспечения гуманитарной инженерной разведки. В качестве основного информационного звена предложен авиационный радиолокационный комплекс инженерной разведки на базе радиолокационной станции бокового обзора Р-диапазона, предназначенный для размещения на беспилотных летательных аппаратах. Описаны физические принципы формирования радиолокационного изображения методом синтеза апертуры. Показано применение функции радиолокационного рельефа при описании радиоотражающих свойств поверхности и использование принципа суперпозиций при обработке радиолокационного сигнала. Представлены основные математические выражения, применяемые при расчете радиолокационных изображений поверхности методом синтеза апертуры, заключающиеся в применении корреляционной обработки сигнала независимо по координатам путевой и наклонной дальностей. Проанализированы особенности использования дециметрового диапазона электромагнитных волн при построении радиолокационных изображений в интересах обнаружения мин на различных подстилающих поверхностях, и проведено сравнение с сантиметровым диапазоном. В качестве преимуществ продемонстрировано значительное увеличение контраста металлических объектов на фоне отражения от подстилающей поверхности и возрастание глубины проникновения в подстилающую поверхность. Также сформулированы недостатки, включающие в себя повышенные требования к стабильности полета носителя, необходимость увеличения размера апертуры для достижения сопоставимой детальности и учета миграции каналов дальности. Продемонстрирована структура программного обеспечения, содержащего бортовую часть для получения радиолокационных изображений и графический интерфейс наземного автоматизированного рабочего места оператора-дешифровщика для решения задачи поиска мин при гуманитарном разминировании. Показан образец комплекса и результаты его испытаний на различных носителях, включающих беспилотные летательные аппараты классов «квадрокоптер» и вертикального взлета и посадки (VTOL).

Humanitarian demining is a pressing issue today. This paper examines various technical means used in engineer reconnaissance to detect mines and substantiates the need for radar support for humanitarian engineer reconnaissance. An airborne engineer reconnaissance radar system based on a side-looking P-band radar, intended for deployment on unmanned aerial vehicles, is proposed as the main information link. The physical principles of radar image formation using aperture synthesis are described. The application of the radar relief function in describing the radio-reflective properties of a surface and the use of the superposition principle in radar signal processing are demonstrated. The main mathematical expressions used in calculating radar images of a surface using the aperture synthesis method are presented, consisting of the application of correlation signal processing independently by the coordinates of the ground and slant ranges. The features of using the decimeter range of electromagnetic waves in constructing radar images for the purpose of detecting mines on various underlying surfaces are analyzed and a comparison with the centimeter range is made. The demonstrated advantages include a significant increase in the contrast of metal objects against the background of reflection from the underlying surface and an increase in the penetration depth into the underlying surface. Disadvantages are also identified, including increased requirements for the stability of the flight of the carrier, the need to increase the size of the aperture to achieve comparable detail and take into account the migration of range channels. The software architecture is demonstrated, comprising an onboard unit for acquiring radar images and a graphical interface for a ground-based automated operator-decipherer workstation for solving the problem of mine detection during humanitarian demining. A sample system and the results of its testing on various carriers, including quadcopter and vertical takeoff and landing (VTOL) unmanned aerial vehicles, are presented.

синтезированной апертурой бокового обзора Р-диапазонаинформационное обеспечение гуманитарного разминированиябеспилотный летательный аппаратhumanitarian deminingengineer reconnaissanceairborne side-looking P-band synthetic aperture radarinformation support for humanitarian deminingunmanned aerial vehicleReferencesСеверов Н.В. Применение робототехники в чрезвычайных ситуациях: теория и практика: монография. Новогорск: АГЗ МЧС России, 2003. 241 с.Severov, N.V. (2003). Application of robotics in emergency situations: theory and practice: Monograph. Novogorsk: AGZ MCHS Rossii, 241 p. (in Russian)Петренко Е.С. Некоторые технические особенности решения проблемы гуманитарного разминирования. Системы технической охраны объектов [Электронный ресурс] // vrsystems.ru. URL: https://www.vrsystems.ru/stati/nekotorie_texnicheskie_osobennosti_resheniya_problemi_gumanitarnogo_razminirovaniya.htm (дата обращения: 21.04.2025).Petrenko, E.S. (2024). Some technical features of the solution to the problem of humanitarian demining. Systems of technical protection of objects. vrsystems.ru. Available at: https://www.vrsystems.ru/stati/nekotorie_texnicheskie_osobennosti_resheniya_problemi_gumanitarnogo_razminirovaniya.htm (accessed: 21.04.2025). (in Russian)Baur J. Ukraine is riddled with land mines: drones and ai can help // IEEE Spectrum. 2024. Vol. 61, no. 5. Pp. 42–49. DOI 10.1109/MSPEC.2024.10522930Baur, J. (2024). Ukraine is riddled with land mines: drones and ai can help. IEEE Spectrum, vol. 61, no. 5, pp. 42–49. DOI: 10.1109/MSPEC.2024.10522930Горшков П.С., Васильев О.В. Новые технические средства разведки в интересах гуманитарного разминирования // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии: сборник трудов XXI Международной научно-практической конференции. Сочи, 0110 октября 2024 г. Москва: Ассоциация выпускников и сотрудников ВВИА им. проф. Жуковского, 2024. С. 131–135.Gorshkov, P.S, Vasiliev, О.V. (2024). New technical means of reconnaissance in the interests of humanitarian demining. In: Innovatsionnyye, informatsionnyye i kommunikatsionnyye tekhnologii: sbornik trudov XXI Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Moscow: Assotsiatsiya vypusknikov i sotrudnikov VVIA im. prof. N.Ye. Zhukovskogo, pp. 131–135. (in Russian)Школьный Л.А., Толстов Е.Ф., Детков А.Н. и др. Радиолокационные системы воздушной разведки, дешифрирование радиолокационных изображений: учеб. пособие / Под. ред. Л.А. Школьного. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008. 432 с.Shkolnyy, LA., Tolstov, E.F., Detkov, A.N. et al. (2008). Onboard radar reconnaissance systems and decoding of radar images: Tutorial, in Shkolnyy LA. (Ed.). Moscow: Izdatelstvo VVIA im. prof. N.Ye. Zhukovskogo, 432 p. (in Russian)Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные станции дистанционного зондирования Земли: учеб. пособие для вузов / Под ред. Г.С. Кондратенкова. М.: Радиотехника, 2005. 368 с.Kondratenkov, G.S., Frolov, A.Yu. (2005). Radiovision. Spaceborne Radar EarthObservation Stations: textbook for universities, in Kondratenkov G.S. (Ed.). Moscow: Radiotekhnika, 368 p. (in Russian)Толстов Е.Ф., Филончиков В.Д., Школьный Л.А. Радиотехнические цепи и сигналы. Теория сигналов, линейных цепей и систем. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1993. 720 с.Tolstov, E.F., Filonchikov, V.D., Shkolnyy, L.A. (1993). Radio engineering circuits and signals. Theory of signals, linear circuits and systems. Moscow: Izdatelstvo VVIA im. prof. N.Ye. Zhukovskogo, 720 p. (in Russian)Тихонов В.И., Харисов В.Н. Теория, методы анализа и синтеза радиоэлектронных систем. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1989. 609 с.Tihonov, V.I., Harisov, V.N. (1989). Theory, Methods of Analysis and Synthesis of Radio-Electronic Systems. Moscow: Izdatelstvo VVIA im. prof. N.Ye. Zhukovskogo, 609 p. (in Russian)Кондратенков Г.С., Хотлянник В.А., Иванисов Б.А. Статистические характеристики сигналов РЛС с синтезированной апертурой дециметрового диапазона // Радиотехника. 2000. № 3. С. 55–60.Kondratenkov, G.S., Hotlyannik, V.A., Ivanisov, B.A. (2000). Statistical Characteristics of Signals of Decimeter Band Synthetic Aperture Radar Stations. Radiotekhnika, no. 3, pp. 55–60. (in Russian)Васильев О.В. Малогабаритная радиолокационная система Рдиапазона беспилотных летательных аппаратов / О.В. Васильев, А.Н. Детков, О.Н. Зинченко, А.В. Криштопов, О.В. Цветков // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2016. Т. 14, № 2. С. 44–54.Vasilyev, O.V., Detkov, A.N., Zinchenko, O.N., Krishtopov, A.V., Tsvetkov, O.E. (2016). The compact p-band UAV’S SAR. Information-measuring and control systems, vol. 14, no. 2, pp. 44–54. (in Russian)Vasilyev, O.V., Detkov, A.N. (2018). Small-sized integrated two-band SAR for a UAV of monitoring of an ice surface in the arctic region. Polet, no. 7, pp. 17–23. (in Russian)Vasilyev, O.V., Detkov, A.N. (2018). Small-sized integrated two-band SAR for a UAV of monitoring of an ice surface in the arctic region. Polet, no. 7, pp. 17–23. (in Russian)Neronskiy, L.B., Mikhaylov, V.F., Bragin, I.V. (1999). Microwave equipment for remote sensing of the Earth’s surface and atmosphere. Radars with synthetic aperture antennas: Tutorial. Part 2. St. Petersburg: SPbGUAP, 220 p. (in Russian)Neronskiy, L.B., Mikhaylov, V.F., Bragin, I.V. (1999). Microwave equipment for remote sensing of the Earth’s surface and atmosphere. Radars with synthetic aperture antennas: Tutorial. Part 2. St. Petersburg: SPbGUAP, 220 p. (in Russian)Shkolnyy, L.A. (1981). Two ways to describe the operator’s sensing during the syn thesizing of the RSA signal processing system by coordinate path range. In: NMM po impul'snoy tekhnike i sadovoy obrabotke informatsii: sbornik statey. Moscow: Izdatelstvo VVIA im. prof. N.Ye. Zhukovskogo, pp. 112–119. (in Russian)Shkolnyy, L.A. (1981). Two ways to describe the operator’s sensing during the syn thesizing of the RSA signal processing system by coordinate path range. In: NMM po impul'snoy tekhnike i sadovoy obrabotke informatsii: sbornik statey. Moscow: Izdatelstvo VVIA im. prof. N.Ye. Zhukovskogo, pp. 112–119. (in Russian)Cumming, I., Wong, F. (2005). Digital processing of synthetic aperture radar data: algorithms and implementation. Artech House Publishers, 625 p.Cumming, I., Wong, F. (2005). Digital processing of synthetic aperture radar data: algorithms and implementation. Artech House Publishers, 625 p.Fang, J., Xu, Z., Zhang, B., Hong, W., Wu, Y. (2014). Fast compressed sensing SAR imaging based on approximated observation. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 7, no. 1, pp. 352–363. DOI: 10.1109/JSTARS.2013.2263309Fang, J., Xu, Z., Zhang, B., Hong, W., Wu, Y. (2014). Fast compressed sensing SAR imaging based on approximated observation. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 7, no. 1, pp. 352–363. DOI: 10.1109/JSTARS.2013.2263309Tonkih, A.N., Kuznetsova, V.A. (2023). Automated georeferencing of sar images using machine vision methods. In: Aktualnyye problemy i perspektivy razvitiya radiotekhnicheskikh i infokommunikatsionnykh sistem (“RADIOINFOKOM-2023”): sbornik nauchnykh statey VII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Moscow: MIREA, pp. 38–42. (in Russian)Tonkih, A.N., Kuznetsova, V.A. (2023). Automated georeferencing of sar images using machine vision methods. In: Aktualnyye problemy i perspektivy razvitiya radiotekhnicheskikh i infokommunikatsionnykh sistem (“RADIOINFOKOM-2023”): sbornik nauchnykh statey VII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Moscow: MIREA, pp. 38–42. (in Russian)Vlasov, S.O., Glasyshev, A.I., Boguslavsky, A.A., Sokolov, S.M. (2023). Example of the object detection problem solving using neural network technologies. Preprinty IPM im. M.V. Keldysha, no. 16, 27 p. DOI: 10.20948/ prepr-2023-16 (in Russian)Vlasov, S.O., Glasyshev, A.I., Boguslavsky, A.A., Sokolov, S.M. (2023). Example of the object detection problem solving using neural network technologies. Preprinty IPM im. M.V. Keldysha, no. 16, 27 p. DOI: 10.20948/ prepr-2023-16 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.