Исследование формирования РСА-изображения морской поверхности в зависимости от скорости ветра: численное моделирование

Радары с синтезированной апертурой обладают высоким пространственным разрешением порядка нескольких ветров, что позволяет использовать их для построения подробной карты параметров волнения, а также поля ветра над поверхностью океана в районе мелкомасштабных неоднородностей, например, береговой линии, островов, течений.
В результате синтезирования сигнала, отражённого от движущейся поверхности, связь между спектром волнения и РСА-изображения довольно сложная. Значительный результат в описании РСА-изображения был достигнут в работе [1], где получено аналитическое выражение для нелинейного преобразования спектра волнения (квазилинейная модель). В ряде работ (например, [2]) спектр волнения определяется в рамках этой модели РСА-изображения. Нами ранее был предложен метод определения скорости ветра по спектру РСА-изображения [3], где также применялась модель [1].
Однако, в данной модели не учитывается эффект наложения изображений нескольких рассеивателей в одном элементе разрешения. Данный эффект имеет место при возрастании орбитальных скоростей и практически всегда присутствует при формировании РСА-изображений. В этом случае для теоретического анализа РСА-изображений необходимо применять численную модель.
В данной работе представлены результаты моделирования РСА-изображения для случая больших орбитальных скоростей. Рассматривается зависимость спектра волнения от скорости и направления ветра и проводится сравнение с расчётами по квазилинейной модели.

1. K. Hasselmann, S. Hasselmann, On the Nonlinear Mapping of an Ocean Wave Spectrum Into a Synthetic Aperture Radar Image Spectrum and Its Inversion, Joural of geophysical research, vol. 96, no. C6, pp. 10,713-10,729, june 1991.
2. G. Engen, H. Johnsen, H.E. Krogstad, S.F. Barstow, Directional wave spectra
by inversion of ERS-1 Synthetic Aperture Radar ocean imagery, IEEE Trans. on Geosci. and Remote Sensing, Vol. 32, No. 2, pp. 340-352, 1994.
3. М.А. Панфилова, М.Б. Каневский, В.Ю. Караев, Г.Н. Баландина, А. Стоффелен, А. Верхоев, Определение вектора скорости ветра над поверхностью океана по спектру изображения поляриметрического радиолокатора с синтезированной апертурой, Известия ВУЗов, Радиофизика,т. 58, № 4, 2015.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 15-55-53046 ГФЕН_а.