Формирование скоростных радиолокационных изображений морской поверхности со стационарных, авиационных и космических носителей

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.

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.