Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 6. С. 117-129
Применение дифференциального интерферометрического РСА для обнаружения кратковременных изменений на поверхности Земли
М.И. Бабокин
1, 2 , П.Е. Шимкин
2 , В.Г. Степин
2 1 АО «АЭРОКОН», Жуковский, Московская обл., Россия
2 Национальный исследовательский университет "МЭИ", Москва, Россия
Одобрена к печати: 15.10.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-6-117-129
Рассмотрены особенности построения и основные характеристики радиолокационного интерферометрического комплекса дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) на базе однопозиционного космического радиолокатора с синтезированной апертурой антенны (РСА), работающего в режиме однопроходного переднебокового наблюдения. Определены условия функционирования и требования к информационному обеспечению системы дифференциальной разностно-фазовой обработки сигналов, полученных по данным однопроходного интерферометрического РСА (ИРСА). Проверена работоспособность предложенного подхода к разработке комплекса ИРСА для обнаружения быстротекущих процессов на земной (морской) поверхности по относительному фазовому смещению разновременных сигналов земной поверхности по реальным радиоголограммам, воссозданным по открытым данным ДЗЗ. Продемонстрирована возможность использования предлагаемой схемы построения интерферометрического комплекса с одним РСА на орбите при решении задач получения дополнительной информации о состоянии поверхности Земли. Синтезированы квазиоптимальные алгоритмы оценки основных целевых параметров на основе методов статистической теории оценивания и оптимальной фильтрации.
Ключевые слова: радиолокатор с синтезированной апертурой антенны (РСА), интерферометрический РСА (ИРСА), метод дифференциальной интерферометрии, результаты эксперимента
Полный текстСписок литературы:
- Бабокин М. И. Авиационные и космические комплексы дистанционного зондирования Земли с интерферометрической обработкой многомерных сигналов: дис. … д-ра техн. наук. М., 2010. 336 с.
- Бабокин М. И., Карпов О. А. Обнаружение сигнала подстилающей поверхности в РЛС с учётом его флуктуаций на интервале синтезирования // Вопросы радиоэлектроники. 2008. № 1. С. 148–160.
- Бабокин М. И., Шимкин П. Е. Применение РСА космического базирования в режиме однопроходного переднебокового обзора для томографического исследования Земли // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 2. С. 49–59. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-2-49-59.
- Баскаков А. И., Жутяева Т. С., Лукашенко Ю. И. Локационные методы исследования объектов и сред: учеб. для студентов учреждений высш. проф. образования / под ред. А. И. Баскакова. М.: Изд. центр «Академия», 2011. 384 с.
- Верба В. С., Неронский Л. Б., Осипов И. Г., Турук В. Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования / под общ. ред. В. С. Вербы. М.: Радиотехника, 2010. 680 с.
- Волосюк В. К., Кравченко В. Ф. Статистическая теория радиотехнических систем дистанционного зондирования и радиолокации / под ред. В. Ф. Кравченко. М.: Физматлит, 2008. 704 с.
- Замятин А. В., Марков Н. Г. Анализ динамики земной поверхности по данным дистанционного зондирования Земли. М.: Физматлит, 2007. 176 с.
- Захаров А. И. Методы дистанционного зондирования Земли радарами с синтезируемой апертурой: дис. … д-ра физ.-мат. наук. М., 2012. 370 с.
- Кондратенков Г. С., Фролов А. Ю. Радиовидение: Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли: учеб. пособие для вузов / под. ред. Г. С. Кондратенкова. М.: Радиотехника, 2005. 368 с.
- Тихонов В. И., Харисов В. Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. М.: Радио и связь, 2004. 608 c.
- Турук В. Э., Верба В. С., Голованова М. В. и др. РСА «Стриж» для малых космических аппаратов «Кондор-Э» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. С. 69–83. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-69-83.
- Шимкин П. Е., Бабокин М. И., Баскаков А. И. Исследование точности однопроходного переднебокового РСА интерферометра при измерении рельефа поверхности Земли // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. C. 103–112. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-103-112.
- Школьный Л. А., Толстов Е. Ф., Детков А. Н. Радиолокационные системы воздушной разведки, дешифрирование радиолокационных изображений: учеб. для курсантов ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского / под ред. Л. А. Школьного. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 2008. 531 с.
- Fornaro G., Pascazio V. SAR interferometry and tomography: Theory and applications // Academic Press Library in Signal Processing. 2014. V. 2. P. 1043–1117. DOI: 10.1016/B978-0-12-396500-4.00020-X.
- Ka M.-H., Shimkin P. E., Baskakov A. I., Babokin M. I. A new single-pass SAR interferometry technique with a single-antenna for terrain height measurements // Remote Sensing. 2019. V. 11. No. 9. Article 1070. DOI: 10.3390/rs11091070.
- Moreira A., Prats-Iraola P., Younis M. et al. A tutorial on synthetic aperture radar // IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine. 2013. V. 1. No. 1. P. 6–43. DOI: 10.1109/MGRS.2013.2248301.
- Ouchi K. Recent trend and advance of synthetic aperture radar with selected topics // Remote Sensing. 2013. V. 5. No. 2. P. 716–807. DOI: 10.3390/rs5020716.
- Richards M. A. Fundamentals of radar signal processing. 3rd ed. N. Y.: McGraw Hill, 2022. 513 p.
- Richards M. A., Melvin W. L., Sheer J. A. Principles of Modern Radar: Advanced techniques (Radar, Sonar and Navigation). SciTech Publ., 2013. 872 p.
- Tebaldini S., Monti Guarnieri A. Methods and performances for multi-pass SAR interferometry // Geoscience and Remote Sensing New Achievements. 2010. P. 329–356. DOI: 10.5772/9112.
- Zakharov A., Denisov P. Advantages and limitations of forward squint SAR in single-pass interferometric mapping of topography // IEEE Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. 2019. P. 8614–8616. DOI: 10.1109/IGARSS.2019.8900215.