Аналитический подход к решению обратной задачи при бистатическом зондировании морской поверхности

Целью данной работы является расширение возможностей ранее развитого подхода к решению прямой и обратной задачи дистанционного зондирования морской поверхности [1-3] на бистатический случай с движущимися приемником и излучателем. Такая постановка задачи используется при анализе отраженного сигнала спутниковых навигационных систем (GNSS-R) принятого с помощью приемников, установленных на самолетах или на малых космических аппаратах.
В рамках используемого подхода анализируются ширина и смещение доплеровского спектра отраженного сигнала. Особенностями подхода является включение в рассмотрение диаграмм направленности излучающей и приемной антенн, что позволяет получить аналитические формулы при решении обратной задачи, выбрав оптимальную схему измерений. Для описания морской поверхности используются статистические моменты второго порядка: дисперсии наклонов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, дисперсия вертикальной составляющей орбитальной скорости, коэффициенты корреляции между вертикальной составляющей орбитальной скорость и наклонами в одной из плоскостей, а также коэффициент корреляции между наклонами в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Предполагается, что приемник располагается в зоне прямого зеркального отражения волн морской поверхностью. В работе приведены формулы для расчета бистатического сечения рассеяния, ширины и смещения доплеровского спектра сигнала, отраженного морской поверхностью.
Приводится пример схемы измерений, для которой получаются аналитические выражения для всех статистических моментов второго порядка, описывающих морскую поверхность. Необходимо измерять бистатическое сечение рассеяния, ширину и смещение доплеровского спектра отраженного сигнала. Преимущество предложенного подхода связано с тем, что в формулы, позволяющие определить статистические характеристики морской поверхности, входят только измеренные спектральные и энергетические характеристики отраженного сигнала.
Полученные формулы могут быть использованы для расширения числа измеряемых параметров морской поверхности в перспективных системах бистатического дистанционного зондирования. Это могут быть подводные, самолетные и космические системы. Формулы могут быть применены как для акустического, так и для электромагнитного случая без значительных изменений. Планируется использовать разработанный подход для анализа данных спутниковых навигационных систем.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №17-77-10125)