Перспективный высокоточный спутниковый альтиметр

Решение многих научных и практических задач космического мониторинга Земли, базирующееся на использовании данных спутниковой альтиметрии, сдерживается сегодня из-за недостаточно высокой точности измерения высоты. Так, например, суммарная погрешность высотомеров, устанавливаемых на ИСЗ TOPEX/Poseidon, Jason-1, а также его модификации – Jason-2 и 3 и других, превышает 10-12 см, что не позволяет уверенно обнаруживать волны ценами, зоны апвеллинга, многие течения и ринги в Мировом океане. На точность измерения высоты полета ИСЗ оказывают влияние такие факторы, как конечный угловой размер диаграммы направленности антенны альтиметра, воздействие ионосферы, изменение степени шероховатости зондируемой поверхности, например, из-за влияния приповерхностиного ветра, наличие шумов приемника и динамика измеряемого параметра.
Для повышения точности измерения высоты до 5 см предлагается разработать космический альтиметр, проект которого должен вобрать в себя все последние достижения в области космической альтиметрии. Среди них, прежде всего, следует выделить:
- использование квазинепрерывного когерентного зондирующего ЛЧМ-сигнала с длиной волны 13,5 МГц, полосой 500 МГц и средней мощностью порядка 1 Вт;
- применение дискриминатора, работающего по переднему «фронту» спектра сигнала биений;
- компенсацию фазовых искажений эхо-сигнала, вызванных влиянием ионосферы и использование круговой поляризации излучения;
- синтез антенной апертуры, позволяющий повысить энергетический потенциал высотомера, снизить ошибки смещения и флуктуационные погрешности измерения высоты;
- контролируемое изменение частоты повторения зондирующих импульсов для обеспечения когерентного накопления преобразованного сигнала до детектора;
- использование алгоритма фильтрации Калмана для оптимального учета динамики изменения высоты.
Все заложенные в этот проект технические решения предполагается апробировать на имитационном программном комплексе «Геодиалог», разработанном в ИКИ РАН.