Малые космические аппараты для зондирования морской поверхности

Бесплатный доступ

В статье представлен метод обработки сигналов радиолокационного зондирования подстилающей поверхности с применением подсвета от имеющихся космических аппаратов (навигационных, связных) и группировки малых приёмных космических аппаратов (МКА), использующих антенны с синтезированной апертурой. Методы и результаты. Малые космические аппараты обладают многими преимуществами перед большими спутниками. Так, они относительно недорогие в создании, занимают минимально время от проектирования до вывода на орбиту, легко модифицируются для решения определенной задачи, создают меньше радиопомех. Рассматриваемый подход заключается в перераспределении решаемых задач между группировкой спутников, находящихся на орбите. В качестве носителей передатчиков для подсветки подстилающейся поверхности, представлены, как штатные высокоорбитальные спутники связи, так и низкоорбитальные спутниковые системы связи, а также навигационные спутники. Данные космические системы используют необходимый широкополосный сигнал. Приемники отраженных сигналов размещаются на борту малых космических аппаратов. Одной из задач системы является выполнение научно-исследовательских экспериментов, заключающихся, в том числе, в оперативном мониторинге быстро перемещающихся атмосферных циклонов. В работе применяется метод формирования радиолокационного изображения морской поверхности, основываясь на моделях отраженных сигналов. Основные результаты исследований заключаются в следующем: 1) возможность в качестве зондирующего сигнала использовать как импульсный, так и широкополосный сигнал с априорно неизвестным законом модуляции; 2) приемлемая разрешающая способность; 3) возможность существенного уменьшения стоимости системы по сравнению с действующими космическими радиолокаторами обзора морской поверхности. Выводы. В результате использования многопозиционной радиолокационной системы, использующей малые приёмные антенны с синтезированной апертурой и подсвет морской поверхности от действующих космических аппаратов, представляется возможным перейти на качественно новый уровень решения задач дистанционного зондирования морской поверхности с пространственным разрешением до 1 м, независимо от освещенности и наличия облачного покрова.

Еще

Малые космические аппараты, приёмные антенны с синтезированной апертурой, прожекторный режим обзора, радиолокационное изображение морской поверхности

Короткий адрес: https://sciup.org/148324807

IDR: 148324807   |   DOI: 10.31772/2712-8970-2022-23-2-262-272

Список литературы Малые космические аппараты для зондирования морской поверхности

  • Kartsan I. N., Efremova S. V., Khrapunova V. V., Tolstopiatov M. I. Choice of optimal multiversion software for a small satellite ground-based control and command complex // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. No. 450 (2), P. 022015.
  • Карцан И. H., Ефремова С. В. Распределенное управление университетскими малыми космическими аппаратами // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Сб. материалов V Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню космонавтики (13-17 апреля 2021). Красноярск: СибГУ им. М.Ф. Решетнева, 2019. Т. 2. С. 47-48.
  • Карцан И. Н. Наземный комплекс управления для малых космических аппаратов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2009. № 3 (24). С. 89-92.
  • Спутниковая гидрофизика: под ред. М. И. Штерн. М.: Наука, 1983. 253 с.
  • Ruffini G., Soulat F., Caparrini M., Germain О., Martin-Neira M. The eddy experiment: accurate GNSS-R ocean altimetry from low altitude aircraft // Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31(2). P. 2306.
  • Martin-Neira M., D'Addio S., Buck C., Floury N., Prieto-Cerdeira R. The PARIS ocean altimeter in-orbit demonstrator//IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2011. Vol. 49(6). P. 2209-2237.
  • Неронский JI. Б., Михайлов В. Ф., Брагин И. В. Микроволновая аппаратура дистанционного зондирования поверхности Земли и атмосферы. Радиолокаторы с синтезированной апертурой антенны. Спб.: СПбГУАП, 1999. Ч. 2. 220 с.
  • Клименко Н. Н., Занин К. А. Новое поколение космических аппаратов для наблюдения за морской обстановкой // Воздушно-космическая сфера. 2019. № 2. С. 72-82.
  • Клименко Н. Н. Современные низкоорбитальные космические аппараты для геолокации и идентификации источников радиоизлучения // Воздушно-космическая сфера. 2018. № 2. С. 48-57.
  • Algorithms for adaptive process-ing of signals in a flat phased antenna array // International Siberian Conference on Controland Communications (29-30 June 2017) / V. N. Tyapkin, I. N. Kartsan, D. D. Dmitriev, S. V. Efremova. Astana, Kazakhstan, 2017. P. 7998452.
  • Applying filtering for determining the angular orientation of spinning objects during interference /1. N. Kartsan, A. E. Goncharov, P. V. Zelenkov at al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. No. 155 (1). P. 012020.
  • Турук В. Э., Верба В. С., Голованова М. В. РСА «Стриж» для малых космических аппаратов «Командор-Э» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 5. С. 69-83.
  • Russian Spaceborne Synthetic Aper-ture Radar "Strizh" for Light Satellites of "Condor-E" type / V. Turuk, V. Verba, M. Golovanova et al. // Proc. EUSAR'2016. Hamburg, Germany. 2016. P. 947-952.
  • Афанасьев И. Зоркий «Кондор» //Новости космонавтики. 2013. № 8. С. 46-50.
  • Ксендзук А. В., Фатеев В. Ф., Попов С. А. Метод обработки сигналов в космических многопозиционных радиолокационных системах с синтезом апертуры антенны // Изв. выс. учеб. заведений. Приборостроение. 2009. № 4(52). С. 28-34.
  • Фалькович С. Е., Волосюк В. К., Горбуненко О. А. Радиотехнические системы дистанционного зондирования. Харьков: ХАИ, 2002. 157 с.
  • Ksendzuk А. V., Volosyuk V. К., Sologub N. S. Modeling SAR primary and secondary processing algorithms. Estimating quality of the processing techniques // 5-th European Conference on Synthetic Aperture Radar EUSAR 2004. Ulm, Germany. 2004. Vol. 2. P. 1013-1016.
  • Ksendzuk A. V., Gerasimov P. A. Inverse passive synthetic aperture radar. Radio industry (Russia). 2016. Vol. 26(1). P. 33-37.
  • Seasonal polarimetric measurements of soil moisture using tower-based GPS bistatic radar // IGARSS 2003 / V. Zavorotny, D. Masters, A Gasiewski et al. // 2003 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (21-25 July 2003). Toulouse, France, 2003. Vol. 2. P. 781-783.
  • A delay Doppler-mapping receiver system for GPS-reflection remote sensing / Lowe S. Т., Kroger P.M., Franklin G. W. et al. // IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2003. Vol. 40(55). P. 1150-1163.
  • A physical model for GPS multipath caused by land reflections: Toward bare soil moisture retrievals / Zavorotny V., Larson K.M., Braun J. et al. // IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2010. Vol. 3(1). P. 100-110.
  • Gutmann E., Larson К. M., Williams M., Nievinski F. G., Zavorotny V. Snow measurement by GPS interferometric reflectometry: An evaluation at niwot ridge, Colorado // Hydrol. Process. 2011. Vol. 26(19). P. 2951-2961.
  • Voronovich A. G. Non-local small-slope approximation for wave scattering from rough surfaces //Waves in Random Media. 1996. Vol. 6(2). P. 151-167.
  • Voronovich A. G. Small-slope approximation for electro-magnetic wave scattering at a rough interface of two dielectric half-spaces //Waves Random Media. 1994. Vol. 4(3). P. 337-367.
  • Soiguine A. Scattering of geometric algebra wave functions and collapse in measurements // Journal of Applied Mathematics and Physics. 2020. Vol. 8. P. 1838-1844.
  • Johnson J. T. A study of ocean-like surface thermal emission and reflection using Voronovich's small slope approximation // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 2005. Vol. 43(2). P. 306-314.
  • Voronovich A. G., Zavorotny V. U. Ocean-scattered polarized bistatic radar signals modeled with small-slope approximation // IEEE Int. Geoscience Remote Sensing Symp. 2012. P. 3415-3418.
  • Zavorotny V. U., Voronovich A. G. Bistatic GPS signal reflections at various polarizations from rough land surface with moisture content // IEEE Int. Geoscience Remote Sensing Symp. 2000. Vol. 7. P. 2852-2854.
  • Переслегин С. В., Левченко Д. Г., Карпов И. О. Вибрационная волна на поверхности воды: параметрическое возбуждение и радиолокационное наблюдение // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 2. С. 39-53.
  • Формирование скоростных радиолокационных изображений морской поверхности со стационарных, авиационных и космических носителей / С. В. Переслегин, И. О. Карпов, 3. А. Халиков и др. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 2019. Т. 12, № 1. С. 21-29.
Еще
Статья научная