hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667319010039hydrophysics-20Research ArticleГИДРООПТИКАHYDROOPTICSФормирование скоростных радиолокационных изображений морской поверхности со стационарных, авиационных и космических носителейThe forming of sea surface velocity images from stationary, airborne and spaceborne platformsПереслегинС. В.PeresleginS. V.

г. Москва

Moscow

peresleg@ocean.ruКарповИ. О.KarpovI. O.

г. Москва

Moscow

ХаликовЗ. А.KhalikovZ. A.

г. Москва

Moscow

ЕрмаковР. В.ErmakovR. V.

г. Москва

Moscow

МусинянцТ. Г.MussiniantsT. G.

г. Москва

Moscow

Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАНРоссияP. P. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian FederationНаучно-исследовательский Институт точных приборовРоссияJoint-Stock Company “Research Institute of Precision Instruments” (JSC “RI PI”)Russian Federation2019281120211212129Copyright © Переслегин С.В., Карпов И.О., Халиков З.А., Ермаков Р.В., Мусинянц Т.Г., 20212021Переслегин С.В., Карпов И.О., Халиков З.А., Ермаков Р.В., Мусинянц Т.Г.Pereslegin S.V., Karpov I.O., Khalikov Z.A., Ermakov R.V., Mussiniants T.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/20

Рассматриваются принципы формирования радиолокационных изображений, непосредственно отображающих поле горизонтальной скорости морской поверхности. Основным параметром, характеризующим качество изображений, является флуктуационно-скоростная чувствительность на заданной площадке поверхности. Одновременно формируемые яркостные изображения характеризуются флуктуационно-яркостной чувствительностью. Принципы формирования и достижимые параметры изображений различны для стационарных, авиационных и космических платформ, поэтому они рассматриваются последовательно, с оценкой достижимых параметров. Корабельный радар кругового обзора, использующий широкополосный сигнал и разностно-фазовый алгоритм обработки, работая на небольшой дальности, способен обеспечить флуктуационно-скоростную чувствительность порядка ~10 см/с на симметричной площадке размером ~30 м. Самолётный ИРСА (интерференционный радар с синтезированной апертурой и продольной антенной базой) способен обеспечить лучшую чувствительность на значительной дальности и на гораздо меньшей площадке, что отвечает большинству океанологических задач. При этом целый рад факторов заставляет вводить специальные алгоритмы обработки сигнала, использующие измеренную радиальную скорость для устранения азимутального сдвига движущейся площадки. При переходе на космический носитель та же технология требует существенного увеличения размера антенной базы и мощности излучения, что и достигается в действующей германской системе Tandem TerraSAR-X. Даются оценки применимости рассматриваемых методов и перспектив их развития.

The principles of radar image creation, which directly show surface velocity field, are considered. The main variable determined radar images quality is velocity fluctuation sensitivity defined for given an surface area. Intensity images determined by intensity fluctuation sensitivity of are created at once. The creating concept and achievable features of images are different for stationary, airborne and spaceborne platforms, consequently, were seen progressively with estimation of attainable parameters. For shipborne radar of around survey with wideband signal and different-phase processing, velocity fluctuation sensitivity may be about ~10 cm/s on the symmetry area about ~30m with small range. Airborne ATISAR (interference synthetic aperture radar with along-track antenna base) is capable to provide the better velocity sensitivity on the small areas and significant range, that’s answer to many oceanology propositions. It notes that special algorithm is necessary for creating velocity images by the side-looking SAR without the azimuth shift of moving areas. Spaceborne ATISAR, with the same processing technology, needs the essential increase of antenna base dimension and radiation power – that’s attained in Germany space system Tandem TerraSAR-X. Applicability and development perspectives of given methods are also considered.

радиолокационные изображения ветровых волн и теченийчувствительность РЛ-изображенийрадар кругового обзорарадары бокового обзора с синтезированной апертуройинтерференционный РСА с продольной антенной базойразностно-фазовый метод измерения скоростиvelocity images of sea surface currentsfluctuation-velocity sensibility of imagesships radar with round surveyairborne and spaceborne side-looking synthetic aperture radar (SAR)interferometry along-track SAR (ATISAR)through-period difference-phase method of velocity measurementРабота выполнена при поддержке гранта РНФ № 14-50-00095ReferencesИванов А. В. Особенности изображения морских волн в РСА // Изв. ВУЗов. 1980. Т. ХХ III, № 8. С. 923—933.Иванов А. В. Особенности изображения морских волн в РСА // Изв. ВУЗов. 1980. Т. ХХ III, № 8. С. 923—933.Каневский М. Б. Теория формирования радиолокационного изображения поверхности океана. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2004.Каневский М. Б. Теория формирования радиолокационного изображения поверхности океана. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2004.Дикинис А. В., Иванов А. Ю., Карлин Л. Н, Мальцева И. Г., Маров М. Н., Неронский Л. Б., Рамм Н. С., Фукс В. Р., Авенариус И. Г., Березин Н. П., Дудкин С. Ю., Зайцев В. В., Леонтьева Е. В., Рынская А. К., Степанов П. В., Федосеева Н. В. Атлас аннотированных радиолокационных изображений морской поверхности, полученных космическим аппаратом «АЛМАЗ-1». М.: ГЕОС, 1999.Дикинис А. В., Иванов А. Ю., Карлин Л. Н, Мальцева И. Г., Маров М. Н., Неронский Л. Б., Рамм Н. С., Фукс В. Р., Авенариус И. Г., Березин Н. П., Дудкин С. Ю., Зайцев В. В., Леонтьева Е. В., Рынская А. К., Степанов П. В., Федосеева Н. В. Атлас аннотированных радиолокационных изображений морской поверхности, полученных космическим аппаратом «АЛМАЗ-1». М.: ГЕОС, 1999.Верба В. С., Неронский Л. Б, Осипов И. Г., Турук В. Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радиотехника, 2010.Верба В. С., Неронский Л. Б, Осипов И. Г., Турук В. Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радиотехника, 2010.Переслегин С. В., Королёв А. М., Маров М. Н. Доплеровский радиолокационный метод измерения поля океанских течений с орбитального аппарата // Иссл. Земли из космоса. 1994. № 2. С. 84—93.Переслегин С. В., Королёв А. М., Маров М. Н. Доплеровский радиолокационный метод измерения поля океанских течений с орбитального аппарата // Иссл. Земли из космоса. 1994. № 2. С. 84—93.Переслегин С. В., Королёв А. М., Маров М. Н., Мишин С. А., Шулика К. М., Иванов А. Ю., Зайцев В. В. Радиолокационные измерения мезомасштабных полей течений океана по данным РСА КА «Алмаз-1» // Иссл. Земли из космоса. 1994. № 5. С. 28—38.Переслегин С. В., Королёв А. М., Маров М. Н., Мишин С. А., Шулика К. М., Иванов А. Ю., Зайцев В. В. Радиолокационные измерения мезомасштабных полей течений океана по данным РСА КА «Алмаз-1» // Иссл. Земли из космоса. 1994. № 5. С. 28—38.Neronsky L. B., Dostovalov M. Ju., Pereslegin S. V. The Extended Algorithms for Doppler Centroid Estimation // Proc. of EUSAR2004, Ulm, Germany, May 2004. V. 2. Р. 709—712.Neronsky L. B., Dostovalov M. Ju., Pereslegin S. V. The Extended Algorithms for Doppler Centroid Estimation // Proc. of EUSAR2004, Ulm, Germany, May 2004. V. 2. Р. 709—712.Достовалов М. Ю., Неронский Л. Б., Переслегин С. В. Исследование поля скорости океанских течений по фазометрическим данным, полученным РСА космического аппарата «ERS» // Океанология. 2003. Т. 43, № 3. С. 473—480.Достовалов М. Ю., Неронский Л. Б., Переслегин С. В. Исследование поля скорости океанских течений по фазометрическим данным, полученным РСА космического аппарата «ERS» // Океанология. 2003. Т. 43, № 3. С. 473—480.Переслегин С. В., Достовалов М. Ю., Манаков В. Ю., Неронский Л. Б., Плющев В. А. Формирование яркостных и скоростных изображений морской поверхности в радиолокаторах с синтезированной апертурой // Проявление глубинных процессов на морской поверхности. ИПФ РАН. Н. Новгород, 2004. С. 79—101.Переслегин С. В., Достовалов М. Ю., Манаков В. Ю., Неронский Л. Б., Плющев В. А. Формирование яркостных и скоростных изображений морской поверхности в радиолокаторах с синтезированной апертурой // Проявление глубинных процессов на морской поверхности. ИПФ РАН. Н. Новгород, 2004. С. 79—101.Romeiser R., Thompson D. Numerical study on the along-track imterferometric radar imaging mechanism of oceanic surface currents // IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 2000. V. 38. P. 446—458.Romeiser R., Thompson D. Numerical study on the along-track imterferometric radar imaging mechanism of oceanic surface currents // IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 2000. V. 38. P. 446—458.Romeiser R. Theoretical evaluation of several possible along-track InSAR modes of TerraSAR-X for ocean current measurements // IEEE Trans. of Geos. Remote Sens. 2007. V. 45, N 1. P. 21—35.Romeiser R. Theoretical evaluation of several possible along-track InSAR modes of TerraSAR-X for ocean current measurements // IEEE Trans. of Geos. Remote Sens. 2007. V. 45, N 1. P. 21—35.Переслегин С. В., Синицын Ю. П. Интерференционные радиолокаторы с синтезированной апертурой для оперативного мониторинга океанских явлений // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2011. Т. LIV, № 6. С. 415—430.Переслегин С. В., Синицын Ю. П. Интерференционные радиолокаторы с синтезированной апертурой для оперативного мониторинга океанских явлений // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2011. Т. LIV, № 6. С. 415—430.Каневский M. Б. Оценка возможностей интерференционного РСА с продольной базой в задаче измерения скорости течений на поверхности океана // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2012. Т. LV, № 4. С. 294—298.Каневский M. Б. Оценка возможностей интерференционного РСА с продольной базой в задаче измерения скорости течений на поверхности океана // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2012. Т. LV, № 4. С. 294—298.Переслегин С. В., Халиков З. А. Обработка сигналов в радиолокаторах с синтезированной апертурой при формировании скоростных полей поверхности Земли // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2014. Т. LVII, № 10. С. 784—796.Переслегин С. В., Халиков З. А. Обработка сигналов в радиолокаторах с синтезированной апертурой при формировании скоростных полей поверхности Земли // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2014. Т. LVII, № 10. С. 784—796.Переслегин С. В., Халиков З. А., Ермаков Р. В., Достовалов М. Ю., Мусинянц Т. Г. Экспериментальный радиолокационный комплекс авиационного базирования и его возможности при формировании яркостных и скоростных портретов морской поверхности // XXХ Симпозиум по радиолокационному исследованию природных сред. ВКА им. А.Ф. Можайского, апрель 2017.Переслегин С. В., Халиков З. А., Ермаков Р. В., Достовалов М. Ю., Мусинянц Т. Г. Экспериментальный радиолокационный комплекс авиационного базирования и его возможности при формировании яркостных и скоростных портретов морской поверхности // XXХ Симпозиум по радиолокационному исследованию природных сред. ВКА им. А.Ф. Можайского, апрель 2017.Romeiser R., Runge H., Flament P. High Resolution Current Measurements by Along-Track Interferometry // Oceanography. June 2013. V. 26, N 2. P. 92—99.Romeiser R., Runge H., Flament P. High Resolution Current Measurements by Along-Track Interferometry // Oceanography. June 2013. V. 26, N 2. P. 92—99.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.