Радиолокационная оценка ледовой обстановки с буровых платформ арктического шельфа

• Автор: Смирнов, Евгений Павлович
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 236 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

Введение
Глава 1. Анализ возможностей и формирование требований к перспективным радиолокационным комплексам оценки ледовой обстановки
1.1 Анализ пространственных характеристик объектов наблюдения при дистанционном зондировании поверхности Земли в арктическом регионе

1.1.1 Пространственный статистический анализ ледовой поверхности

1.1.1.1 Размер гребней торосов

1.1.1.2 Расстояние между гребнями торосов их объем и

интенсивность

1.2 Анализ характеристик объектов наблюдения при дистанционном зондировании поверхности Земли в арктическом регионе с точки зрения радиолокационного комплекса

1.2.1 Основные определения

1.2.2 Геометрия импульсной характеристики элемента разрешения
1.2.3 Пиксели, входящие в состав радиоизображения
1.2.4 Характеристики рассеивания объектов наблюдения
1.2.4.1 УЭПР квазигладких морских льдов
1.2.4.2 УЭПР морской поверхности
1.2.4.3 УЭПР поверхностных объектов
1.2.5 Спёкл-шум
1.3 Формирование концепции радиолокационного комплекса оценки ледовой обстановки и тактико-технических требований к нему
1.4 Выводы по главе
Глава 2. Принципы построения цифровой модели рельефа с использованием методов разностно-фазовой интерферометрии
2.1 Обзор основ и методов обработки интерферометрических РЛС
2.2 Измерение высоты ландшафта
2.3 Сравнение комплексов с «мягкой» и «жесткой» базой
2.4 Сравнение космических и авиационных комплексов
2.5 Базовые соотношения ИРСА
2.5.1 Информация о высоте в фазе отраженного сигнала
2.5.2 Неоднозначность при измерении наклонной дальности
2.5.3 Информация о высоте в разности фаз отраженных сигналов
2.5.4 Измерение интерферометрической разности фаз
2.5.5 Декорреляция базы
2.6 Обработка в ИРСА
2.6.1 Оценка интерферометрической разности фаз
2.6.2 Двумерное разворачивание фазы
2.6.2.1 Метод, следящий за путями
2.6.2.2 Метод наименьших квадратов
2.6.2.3 Метод сетевого потока
2.6.2.4 Использование нескольких баз ИРСА
2.6.3 Оценка карты высот из развернутой фазы
2.7 Точность определения ординат неровностей рельефа
2.8 Выводы по главе
Глава 3. Разработка аппаратно-алгоритмических решений для радиолокационного комплекса оценки ледовой обстановки
3.1 Оптимизация параметров радиоинтерферометрического комплекса
3.1.1 Выбор оптимального угла наклона базы
3.1.2 Выбор оптимальной длины базы
3.1.3 Выбор оптимальной длины радиоволны
3.2 Разработка радиолокационного комплекса оценки ледовой
обстановки

3.2.1 Выбор зондирующего сигнала
3.2.1.1 ЛЧМ сигнал
3.2.1.2 Цифровая система обработки сигналов
3.2.1.3 ФКМ сигнал
3.2.1.4 Сравнение ЛЧМ и ФКМ сигналов для решения задач
оценки ледовой обстановки
3.2.2 Проведение оценки скорости ледового покрова
3.2.3 Радиоинтерферометрическая обработка
3.2.3.1 Алгоритмы разворачивания фазы для комплексов
наземного базирования
3.3 Выводы по главе
Глава 4. Результаты имитационного моделирования и натурных испытаний
4.1 Сравнение характеристик ЛЧМ и ФКМ сигналов посредством имитационного моделирования, проверка высказанных предположений
4.2 Имитационное моделирование работы режима оценки скорости и дальности комплекса оценки ледовой обстановки
4.3 Имитационное моделирование радиоинтерферометрического режима работы комплекса оценки ледовой обстановки
4.4 Результаты натурного испытания устройства цифровой обработки сигналов, реализующего алгоритм быстрой свертки и формирования ФКМ сигнала
4.5 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Исходный текст программы, демонстрирующий работу алгоритма
GZ'W в среде МаВаЬ
Приложение 2. Исходный текст программы, демонстрирующий работу алгоритма О^На-Лотего в среде МаОаЬ

распределении гребней торосов подтвердилось в ряде арктических, антарктических и балтийских экспедиций.
Методика проведения анализа достоверности полученной информации о высоте парусов торосов предлагается в следующем виде. Радиолокационная станция производит дистанционное измерение высоты паруса тороса, после чего производится расчет коэффициента корреляции между полученным распределением высоты паруса торосов и теоретическим, по которому определяется качество полученной ЦМР.
1.1.1.2 Расстояние между гребнями торосов их объем и интенсивность
Стандартной формой функции распределения вероятностей расстояний между гребнями торосов является следующая форма р = р(й; /г0ЛР), где Ч7 является набором параметров в дополнение к пороговой высоте /10. В логнормальном распределении (1.4) параметры в, ргп, ст;гг зависят от пороговой высоты. Сдвиговый параметр в определяет минимальное расстояние между гребнями торосов. Методика проведения анализа достоверности полученной информации о расстоянии между парусами торосов аналогична описанной в пп. 1.1.1.1.
Внформация об измеренных парусах торосов может быть также использована для оценки общего объема консолидированного льда. Поперечное сечение паруса, как это было отмечено ранее, аппроксимируется треугольником (см. рис. 1.2), геометрия которого определяется высотой паруса и углом его наклона ср. Тогда площадь

поперечного сечения можно представить как 5 = ■ сЬдср.
Существует достаточно слабая корреляция между углом наклона и высотой паруса, но для оценки объема гребней торосов достаточно удобно принять угол ср, как постоянную величину. Тогда общий объем консолидированного льда можно представить следующим выражением:
= кк32 ■ адц), (1.7)
где коэффициент к зависит от пористости и плотности ледяного блока. К примеру, для Балтийского моря /с=8 [26].