Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Девятнадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XIX.A.217

Доплеровский спектр радиолокационного СВЧ-сигнала обратного рассеяния: численное моделирование эксперимента на реке

Понур К.А. (1), Караев В.Ю. (1), Рябкова М. С. (1), Титченко Ю.А. (1)
(1) Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
Радиолокаторы СВЧ-диапазона применяются для решения задач дистанционного зондирования морской поверхности. Спектральные и энергетические характеристики отраженного сигнала зависят от параметров морского волнения. В настоящее время основной информационной характеристикой отраженного сигнала является сечение обратного рассеяния, которое определяется геометрией подстилающей поверхности. Информация о движении морской поверхности содержится в доплеровском спектре отражённого радиолокационного сигнала.
Современные орбитальные радиолокаторы позволяют получать оперативную и глобальную информацию о поле приводного ветра в Мировом океане. Актуальной является задача измерения/построения глобального поля течений, которые переносят огромное количество тепловой энергии и оказывают серьезное влияние на климат.
На прошедшем в октябре 2018 года в Бресте (Франция) международном семинаре «Doppler Oceanography from space: from scince to technology and applications» отмечалось, что перспективные спутниковые миссии, которые измеряют поверхностные скорости с помощью доплеровских радаров, открывают новые перспективы для мониторинга и анализа океанов, включая прямое измерение течений, ветров и волн.
Известны теоретические работы, посвященные измерению морских течений с помощью доплеровского радиолокатора. Однако экспериментальных измерений доплеровских спектров в присутствии течений при малых углах падения практически нет в связи со сложностью экспериментальной части задачи. Для исследования эффекта проявления «известного» течения в доплеровском спектре были проведены измерения с моста через реку Ока (Рябкова, 2020; Рябкова, 2021). Результаты обработки и обсуждение первых результатов приведено в статье (Рябкова, 2020). Анализировалась ширина и смещение доплеровского спектра, коэффициенты асимметрии и эксцесса.
Минусом проводимых экспериментов является то, что диапазон изменения скорости течения реки ограничен и анализ в основном сводится к оценке влияния скорости ветра (интенсивности волнения) на доплеровский спектр отраженного радиолокационного сигнала. Продвинуться в исследовании можно за счет использования численного моделирования.
В данной работе проведено численное моделирование ветрового волнения и схемы измерения доплеровским радиолокатором. Моделировалась стационарная и динамическая (с течением) водная поверхность. «Измерения» выполнялись при малых углах падения, когда доминирующим является квазизеркальный механизм обратного рассеяния и вычислялась проекция орбитальной скорости на направление зондирование. Моделирование было проведено для разных скоростей течения, углов падения и азимутальных углов. Были получены зависимости ширины и смещения доплеровского спектра в зависимости от скорости и направления ветра, скорости и направления течения. Численное моделирование позволило сравнить доплеровские спектры для нескольких длин волн радиолокатора (0,8 см, 3 см и 10 см), что пока невозможно в эксперименте. Сравнение результатов моделирования с экспериментом (0,8 см) подтвердило достоверность результатов численного моделирования. Будут разрабатываться и тестироваться алгоритмы определения скорости течения по доплеровскому спектру отраженного радиолокационного сигнала.



Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 20-05-00462).
2

Ключевые слова: доплеровский спектр, численное моделирование, малые углы падения
Литература:
  1. Рябкова М.С., Титченко Ю.А., Караев В.Ю., Мешков Е.М., Беляев Р.В., Яблоков А.А., Понур К.А., Баранов В.И., Очередник В.В. Определение высоты значительного волнения по анализу формы отраженного акустического импульса: измерения акустического волнографа в Черном море и сравнение с ADCP // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2020. C. 242. DOI 10.21046/18DZZconf-2020a
  2. Рябкова М.С., Титченко Ю.А., Караев В.Ю., Мешков Е.М., Беляев Р.В., Яблоков А.А., Баранов В.И., Очередник В.В. Измерение статистических характеристик морской поверхности с помощью подводного акустического волнографа в Чёрном море и сравнение с ADCP //Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, Т. 18, № 2, 2021. С. 189-294.

Презентация доклада

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

49