1-D ІНТЕРФЕРОМЕТР В ТРИВИМІРНОМУ ПРОСТОРІ І ПЕРЕТВОРЕННЯ РАДОНА

A. Lozynskyy, Bohdan Rusyn, O. Ivantyshyn

Анотація


Спостереження в тривимірному просторі з допомогою інтерферометра в загальному випадку вимагають відповідного рангу системи векторів баз інтерферометричної системи. В радіоастрономії особливо широкого застосування набула технологія апертурного синтезу, яка опирається на застосування теореми ван Цітерта-Церніке. Вона зводиться до сумісного обробітку даних, отриманих багатьма двоелементними радіоінтерферометрами. На основі отриманої для кожної пари антен поперечної кореляційної функції знаходиться значення відповідної просторової гармоніки Фур’є-перетворення зображення. Результат отримується зворотним Фур’є-перетворенням. Реалізація такої технології вимагає задоволення умов ряду наближень, причому деякі з них досить проблематичні, до прикладу – вимоги до однорідності середовища поширення хвиль.

В роботі розглянуто один з альтернативних шляхів вирішення такої задачі за допомогою 1D інтерферометра з рухомою антеною, за рахунок переміщення якої, подібно як і при апертурному синтезі, синтезується інтерферометр вищого рангу. При цьому реєструється поздовжня кореляційна функція сигналів, прийнятих антенами радіотелескопа. Переміщення рухомої антени в площині дозволяє утворити 2D інтерферометр і виконати спостереження проєкції простору на цю площину. Отримані аналітичні вирази показують, що такий інтерферометр здійснює перетворення Радона кутової структури просторового зображення при спостереженні джерел, віддалі до яких значно перевищують величину бази інтерферометра.

Проведено порівняння за квазімонохроматичного наближення широко застосовуваної в таких задачах теореми ван Цітерта-Церніке і розглянутого перетворення. Показано, що отримані висновки добре узгоджуються між собою, при цьому перетворення Радона краще відповідає задачі і вільне від ряду обмежень. Зокрема при такому підході не обмежується поле зору, не вимагається наближення квазімонохроматичності, підвищується стійкість до впливу неоднорідності середовища поширення хвиль і покращується заповнення області інтерферометричних баз. Тому його реалізація є перспективною для впровадження в різних застосуваннях.

Ключові слова: 1D та 2D інтерферометри, апертурний синтез, перетворення Радона, функція взаємної когерентності, кутовий розподіл яскравості.


Повний текст:

PDF (English)

Посилання


  1. Huang L., Janpeng X., Idir M. One-dimensional angular-measurement-based stitching interferometry // Optics Express. - 2018. - Vol. 26, No. 8. P. 9882-9892. https://doi.org/10.1364/OE.26.009882
  2. Rahmani M, Todovska M. 1-D system identification of buildings during earthquakes by seismic interferometry with waveform inversion of impulse responses-method and application to Millikan library // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. - 2013 - Vol. 47. P. 157-174. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2012.09.014
  3. Czarny R, Pilecki Z., Drzewińska D. The application of seismic interferometry for estimating a 1-D S-wave velosity model with the use of mining induced seismicity // Journal of Sustainable Mining. - 2018. - Vol. 17, No. 4. P. 209-214. https://doi.org/10.1016/j.jsm.2018.09.001
  4. Blum T., Ponet B.,Breugnot S.,Clemenceau P. Non-destructive testing using multi-channel random-quadrature interferometer. AIP conference proceeding, 975.299, - 2008. - https://doi.org/10.1063/1.2902664
  5. Birge J., Ell,R., Kartner F. Two-dimensional spectral shearing interferometry for few-cycle pulse characterization // Optics Letters. - 2006. - Vol. 31, No. 13. P. 2063-2065. https://doi.org/10.1364/OL.31.002063
  6. Wagner F., Schiffers F., Willomitzer F., Cossairt O., Velten A. Intensity interferometry-based 3D imaging // Optics Express. - 2021. - Vol. 29, No. 4. P. 4733-4745. https://doi.org/10.1364/OE.412688
  7. Graciani G., Filoche M., Amblard F. 3D stochastic interferometer defects picometer deformations and minute dielectric fluctuations of its optical volume // Communications Physics. - 2022. - Vol. 5, No. 239. https://doi.org/10.1038/s42005-022-01016-9
  8. Thompson A. R. Interferometry and Synthesis in Radio Astronomy / A. Richard Thompson, James M. Moran, George W. Swenson, Jr.; 3rd ed. Springer, 2017. http://doi.org/10.1007/978-3-319-44431-4
  9. Scaife A. M. M. Big telescope, big data: towards exascale with the Square Kilometre Array // Phil. Trans. R. Soc. – 2019 – id. A.3782019006020190060. https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0060
  10. H. Garsden, J. N. Girard, J. L. Starck et al. (78 more). LOFAR sparse image reconstruction // A&A. - 2015 – Vol. 575, id. A90, 18 pp. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201424504
  11. Schwab F. R. Relaxing the isoplanatism assumption in self-calibration; applications to low-frequency radio interferometry // The Astronomical Journal. - 1984. - Vol. 89. P. 1076–1081. http://doi.org/10.1086/113605
  12. Taylor G., Carilli C., Perley, R. Synthesis imaging in radio astronomy II // ASP Conference Series. - 1999. - Vol. 180.
  13. Shopbell P., Britton M., Ebert R. Astronomical Data Analysis Software and Systems XIV // Astronomical Society of the Pacific Conference Series. - 2005. - Vol. 347.
  14. Bhatnagar S., Rau U. and Golap, K. Wide-field wide-band interferometric imaging: the WB a-projection and hybrid algorithms // The Astrophysical Journal. - 2013. - Vol. 770, No. 2, p. 91. https://doi.org/10.1088/0004-637X/770/2/91
  15. Kornienko Yu. V., Skuratovskiy S. I. On the image reconstruction under its Fourier-transform modulus // Radiofiz. elektron. - 2008. - Vol. 13, No. 1, P. 130-141.
  16. Kornienko Y., Lyashenko I., Pugach V., Skuratovskiy S. Accumulation of Fourier Component Phases during Observation of an Object with an Orbital Telescope // Kinematics and Physics of Celestial Bodies. - 2020. - Vol. 36, No. 1, P. 37-45.
  17. Koshovy V. V., Lozynsky A. B. The radio image restoring of space radio sources based on the longitudinal cross-correlation function // Information extraction and processing. - 1998. - Vol. 12 (88), PP. 37-41.
  18. Koshovyy V.; Lozynskyy A.; Lozynskyy B. The tomographic technique for reconstruction of the cosmic radio sources images on the basis of radio interferometric data // XXVIIth General Assembly of the International Union of Radio Science. - 2002. https://doi.org/10.5281/zenodo.7950758
  19. Lozynskyy A., Ivantyshyn O., Rusyn B. Using multi-position interferometry to determine the position of objects // Information and Communication Technologies, Electronic Engineering. - 2022. - Vol. 2, No. 1, P.52-60. https://doi.org/10.23939/ictee2022.01.052.
  20. Natterer, F. The Mathematics of Computerized Tomography. John Wiley & Sons. New York - 1986. - 240p.
  21. Lozynsky A., Romanyshyn I., Rusyn B. Tomographic Image Reconstruction Based on Generalized Projections // Cybernetics and System Analysis. - 2021. - Vol. 57, No. 3, P. 463-469. https://doi.org/10.1007/s10559-021-00371-9




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.22.1

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.