The forming of sea surface velocity images from stationary, airborne and spaceborne platforms

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.

1. Иванов А. В. Особенности изображения морских волн в РСА // Изв. ВУЗов. 1980. Т. ХХ III, № 8. С. 923—933.

2. Каневский М. Б. Теория формирования радиолокационного изображения поверхности океана. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2004.

3. 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.

4. Верба В. С., Неронский Л. Б, Осипов И. Г., Турук В. Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радиотехника, 2010.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. Romeiser R., Runge H., Flament P. High Resolution Current Measurements by Along-Track Interferometry // Oceanography. June 2013. V. 26, N 2. P. 92—99.