Возможности оценки фарадеевского вращения при калибровке поляриметрических РСА

При полной калибровке поляриметрических радиолокаторов бокового обзора с синтезированной апертурой (РСА), работающих в низкочастотной области радиодиапазона на частотах 1.4 ГГц и ниже, возникают дополнительные сложности, связанные с необходимостью учитывать эффект Фарадея, вызывающий вращение плоскости поляризации радиоволны. В связи с этим результаты калибровки зависят от параметров ионосферы и магнитного поля Земли над пунктом калибровочных измерений в момент их проведения. Это, с одной стороны, необходимо учитывать при корректировке полученных впоследствии радиолокационных изображений местности, выполненных в условиях, отличающихся от условий в момент калибровки РСА, а с другой стороны, сведения об угле поворота сами по себе представляют отдельную научную ценность. В частности, этот угол связан с интегральной электронной концентрацией ионосферы (TEC) над тем или иным пунктом земной поверхности. Для определения TEC обычно используют специальное наземное оборудование в сочетании с расположенными на космических аппаратах источниками радиосигналов. Такие приемные пункты не всегда могут быть расположены в любом пункте Земли, в связи с чем картина распределения TEC в ионосфере оказывается неполной.
Дополнительный вклад в решение данной проблемы могут внести данные, получаемые при поляриметрической калибровке РСА, использующих низкочастотный диапазон, когда измерение угла поворота составляет один из элементов калибровки. Для ее выполнения существует ряд методов, одним из которых является использование специальных калибровочных полигонов с установленными на них искусственными точечными эталонными отражателями. Предложенный алгоритм калибровки поляриметрического РСА (Захаров А.И, Сорочинский М.В. Калибровка поляриметрических РСА с учетом фарадеевского вращения плоскости поляризации // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Космическая радиолокация». Муром, 28 июня – 1 июля 2010 г. С. 101-105. CD-ROM.) основан на измерении некоторого набора параметров, не зависящих от фарадеевского вращения. Он позволяет в условиях полета носителя оценить вне зависимости от фарадеевского вращения внутренние параметры РСА только по результатам калибровочных измерений с применением наземных эталонных отражателей. Дополнительно этот алгоритм по тем же измерениям позволяет измерить и фарадеевский угол поворота плоскости поляризации.
Особый интерес представляет исследование возможностей измерения угла поворота с использованием естественных протяженных целей. Руководствуясь методикой (Quegan S. A unified algorithm for phase and cross-talk calibration of polarimetric data - theory and observation. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing.—1994.—Vol.32, № 1.—P. 89-99.), можно измерить внутренние параметры РСА, но только в отсутствие фарадеевского вращения. Если же внутренние параметры РСА известны, то по этим параметрам РСА и тем же самым, но измеренным при наличии эффекта Фарадея, можно оценить угол поворота плоскости поляризации. Для применения данного метода достаточно иметь в поле зрения РСА лишь естественную протяженную цель с однородными по пространству характеристиками (например, лес), причем знания никаких численных характеристик такой поверхности не требуется. Достоинство данного алгоритма состоит в том, что с его применением существенно расширяется область земной поверхности, где оказывается доступным измерение фарадеевского угла, и, следовательно, оценка TEC ионосферы над ней.