Справочник по радиолокации. Книга 2 (1151799), страница 10
Текст из файла (страница 10)
-., -) '"о ', ', "„", ) :-.Р,: ) ь и. „„".' „'; ьо '' '; "ь ","' " ь е, '' ',', ."' -;". °," ' р .'ь.л:".."-...- .'ь',"'.„-'-".,: ) *«',' °:. " . ", ' ";" '- . ыь "ь :..! '; и..!;, е;,;„".ь 18.3. Высотомеры Ьальтиметры) 907 Глава И Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования Телеметрия Команда мя космического рата И.З.
Высотомеры (альтиметры) 909 Рис. 18.12. При усреднении и динамическом представлении (в виде морских течений) элементов средняя высота поверхности океана является прямым выражением локального гравитационного градиента. Современные радиолокационные высотомеры способны измерять наклоны морской поверхности с точностью до 1 микрорадиана , Нзклон морсюй: СинДиртн06 Обусщащннцй ' ИзмйнВЙн06 ЗНЗЧ8 ИЮ Глава 18. Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования Рис. 18.13. Спутник СгуоЯа1 и его высотомер ЫКАЕ: две антенны (интерферометрический режим) установлены перпендикулярно вектору скорости„так что дифференциальная фаза (по модулю 2Л) первых отраженных сигналов указывает на поперечное И4.
Планетарные радиолокационные сисгнемы 911 ) наземными средствами, так как более сложные сигналы, отраженные от ледяной поверхности, требуют итеративной разработки подходящих алгоритмов обработки для получения нужной информации. Обычный режим используется для измерений в открытом океане (для калибровки и получения опорных отметок высоты морской поверхности) и центральных областей ледяных щитов, которые являются относительно ровными. Интерферометрический режим предназначен для измерения более крутых склонов на краю ледниковых щитов.
Режим синтеза апертуры используется в основном по морскому льду, где его высокая пространственная разрешающая способность и точность измерения определяют разность между Нн~;е» Н ън ° не ъ ь е енн нле ~ е е "Нинкин ° ° - .. е, с~,~ е Е*еъ., н%1н,е ес е~ %...т Глава 1К Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования интенсивность и форма сигнала высотомера, чтобы оценить электрическую проводимость поверхности, а также параметры и масштаб ее шероховатости [991.
24-часовая орбита космического аппарата имела сильно вытянутую эллиптическую форму (перигей 200 км и апогей 22900 км* для большинства миссий). Радиолокационные данные были собраны только на высоте 4700 км с зоной облучения поверхности 23 км вдоль и 7 км поперек наземной траектории. Таблица 18.6.
Планетарные радиолокационные системы Й булава 18. Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования с боковым обзором. К концу миссии МадеПап отправил больше данных, чем все предыдущие планетарные миссии вместе взятые. РСА работала в трех режимах: тепловизор, высотомер и радиометр, которые чередовались в течение каждого прохода по орбите ~102~. Данные, полученные в Х-диапазоне, передавались на Землю со скоростью передачи данных 268 кбит/с или 115 кбит/с, Антенна 3,7 м в диаметре с высоким коэффициентом усиления была использована как для РСА, так и для телекоммуникаций.
Космический аппарат массой 1035 кг имел на борту РСА массой 335 кг. Потребляемая мощность составляла 210 Вт при 28 В постоянного тока. Оборудование на борту МареПап работало в Я-диапазоне ~2,385 ГГц), 18.4. Планетарные радиолокационные системы сигналов согласовывались с параметрами обычного лунного реголита* в течение трех проходов, но данные, полученные во время четвертого прохода, показали повышенную прочность, которая соответствовала зеркальной точке на дне кратера Шеклтон 1104~. Отраженные сигналы с такой высокой интенсивностью, особенно неожиданные» при круговой поляризации, свидетельствуют об объемном отражении радиолокационного излучения холодной замороженной массой летучего вещества, такой как водяной лед ~105~, их параметры лучше всего иллюстрируют наземные радиолокационные наблюдения покрытых льдом спутников Юпитера. Последующее утверждение, что замороженная вода была обнаружена на Луне, вы- ~-т ю лъ;,ъ гтрк~ ° ат1лаъгъъ тювм зюаттлеъ~~ % ого з р юо ъъ~пт ч ът~ юга 1 ътъзя очак.
ВРо Перигей Орбита для формирования полосы охвата в Северном полушарии 1 18.4. Оланетарные радиолокационные системы 9 1~7')~ ~) '1 лОси охвата Северном полушарии Глава 1К Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования РСА под Л~ углами наблюдений, то подразумеваемый коэффициент заполнения операций будет на Л~у,/75 больше коэффициента Л/~. В результате был сделан выбор пакетного режима наблюдений (раздел 18.2), в котором РСА работает значительно меньше 100% времени эксплуатации. Пакетный режим является стандартной стратегией РСА, предназначенных для изучения Луны и других планетарных тел, в результате можно использовать антенны, размер которых вдоль линии пути намного меньше, чем требуется для получения данных с нужной разрешающей способностью по азимуту. Параметр углов наблюдения Фу заслуживает особого комментария в контексте космических РСА, который приведен ниже.
18.4. Планетарные радиолокационные системы 919 сновным выражением, определяющим главный пара- полученных РСА ~31, 113), является следующее: %~ 0 РСА г~ гд, ски независимых) углов наблюдения, ~~ц и гА, разреальности и азимуту на поверхности, соответственно. щающим выводом является то, что возможно увеличе- обы компенсировать снижение разрешающей способ- булава 18. Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования После тщательного рассмотрения ограничения сети дальней космической связи оказалось, что там были только два бита для необработанных данных РСА МадеПап.
Да, 2 бита для РСА! И опять же уникальные характеристики орбитальных РСА сделали это решение приемлемым для конструкции .МадеПап. Основные требования для этой парадигмы: 1) эффективное кодирование сигнала, несущего очень большой объем информации, и 2) визуализация окружающей среды путем плотного и доминирующего распределенного случайного обратного рассеяния. Планетарные РСА ~и многие космические РСА наблюдения Земли) легко удовлетворяют этим требованиям.
Одним из показателей эффективного кодирования сигнала радиолокационных изображений является произведение дальности на азимут, вре- ъюсътпл „тх прмогч т пр~Ъпътлт," ъти~гт 1юпту п туъ;ь1, рКЛц ъ д4 тГГттл ага ПГЪУу~, . ~лава 18. Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования 18.5. Ска и ерометры Космические скаттерометры дистанционного зондирования измеряют нормированное обратное рассеяние с достаточной точностью и аккуратностью„чтобы вывести значение одного или нескольких геофизических параметров. Например„ мощность отраженного от океана сигнала является функцией шероховатости поверхности в масштабе длины радиолокационной волны, которая„в свою очередь, является функцией локальной скорости ветра 1119~.
Оценка скорости и направления ветра над открытым океаном является наиболее распространенным приложением для этих инструментов, Ветровой скаттерометр был принят в эксплуатацию Глава 18. Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования где Ю --- число статистически независимых импульсов, которые суммируются при каждом измерении оо„Т длительность передаваемого импульса,  — доплеровская полоса пропускания измерительной ячейки и С/Ш вЂ” отношение сигнал/ шум.
Значения К~ обычно приводятся в процентах, где значения 5',$ или более являются целью разработки. При высоких отношениях сигнал/шум Кр сходится к 1 / ~ Л'ТВ . При более низких скоростях ветра К„зависит от отношения сигнал/шум, а также от числа статистически независимых углов обзора. Подробные сведения о любых выражениях, аналогичных приведенному выше, зависят от основной статистической модели, которая в рассмотренном случае является гауссовой.
Тем не менее общий пРинцип заключается в том, 18.5. Скаттерометры удет стабильной опорной точкой для калиботорая с тех пор была утверждена в качестве Таблица 18.8. Технические характеристики скаттерометров Назва Кос ми Год ческий Страна ние запуска Антенна Поляризация технического стандарта ~132~. Диапа- зон булава 18. Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования ИЗ на борту космических аппаратов ЕЙ5-1 и ЕК5-2 Европейского космического агентства представляет собой специализированное оборудование, работающее в режиме скаттерометра и встроенное в аппаратуру РСА типа АМ1, работающую в С-диапазоне ~141.
Эти скаттерометры использовали три антенны с веерной диаграммой направленности, чьи зоны облучения были ориентированы под углами 45', 90 и 135" по отношению к траектории спутника. Две внешние антенны имели по З,б м в длину. Обратите внимание, что космический аппарат был способен совершать управляемые маневры (рысканье), чтобы поддерживать геометрию этих зон облучения над поверхностью вращающейся Земли. Операционная частота в С-диапазоне хотя и является необычной для космических РСА, стала резуль- И.5. Скаттерометры ью 5 мс с частотой повторения 62 Гц при пиковой мощности 110 Вт.
Система 5еаии~й знаменует собой значительный отход от концепции «стержневых антенн» в области разработки скаттерометров, измеряющих параметры предположительного ветра. Вместо этого в данных приборах установлены тарелочные антенны 1137~, вращающиеся с угловой скоростью 18 оборотов/мин, они Глава 18..Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования полосы охвата по мере того, как космический аппарат движется по своей орбите. Скаттерометр имеет полную поляризацию ~ГГ, ГВ, ВГ, ВВ). Пиковая мощность на передаче — примерно 250 Вт, длительность импульса составляет 1 мс, что достаточно для поддержки значений о" по дальности на поверхности моря в диапазоне от 0 дБ до -40 дБ.
Разрешающая способность достаточно скромная — примерно 150 км. Скаттерометр и радиометр используют одну систему бортовой электроники. Суммарная масса прибора -- 400 кг, а потребляемая мощность питания равна примерно 450 В. 1лава 18.
Космические радиолокаиионные системы дистанционного зондирования Вторая проблема заключается в появлении боковых лепестков по дальности. С орбитальной высоты из реального космического аппарата не представляется возможным передать простой короткий импульс, который имеет достаточно энергии, чтобы генерировать полезные отражения из глубины подповерхностного объема. Длинные модулированные импульсы являются единственным практическим методом для решения этой проблемы. К сожалению, зеркальная компонента поверхностного отражения обычно очень интенсивна при больших длинах волн, необходимых для подповерхностного зондирования. Импульсное сжатие отраженных от поверхности сигналов порождает ряд боковых лепестков, которые могут легко подавить слабые отражения от внутренней структуры среды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
