Модель слоистой среды для решения задач дистанционного СВЧ зондирования

• Автор: Лебедев, Борис Борисович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 98 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕПЛОВОЕ РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ ПЛОСКОСЛОИСТОЙ СРЕДЫ
1.1 Природа и характеристики теплового радиоизлучения
1.2 Расчёт радиотеплового излучения на основе теоремы взаимности
1.3 Излучение плоскослоистой среды: вывод основных соотношений на основе теории соединения многополюсников
1.4 Программа расчёта радиояркостной температуры и коэффициента отражения подстщшцей поверхности при произвольном вертикальном'.щЬ'д'фклё диэлектрической проницаемости и температуры
1.5 Задача о слое с линейным законом изменения диэлектрической проницаемости: аналитическое решение
1.6 Тестирование программы путём сопоставления численного
и аналитического решения
1.7 Влияние погрешности исходных данных на погрешность расчета
1.8 Излучение плоскослоистой среды с линейным законом изменения диэлектрической проницаемости
в пределах слоя: аналитическое решение
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАДИОТЕПЛОВОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ
2.1 Приготовление полей лабораторного льда
2.2 Аппаратура и методика проведения микроволновых измерений

ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАРЦИАЛЬНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАССЕЯНИЯ АНТЕННЫ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЙ РАДИОЯРКОСТНЫХ ТЕМПЕРАТУР
3.1 Учёт вклада фонового излучения
3.2 Измерение и аппроксимация диаграмм направленности
антенн радиометров
3.3 Расчёт парциальных коэффициентов рассеяния
3.4 Восстановление радиояркостных температур
3.5 Учет отражённого радиоизлучения неба
ГЛАВА 4. ПРОГРАММА КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗМЕРЕНИЙ РАДИОТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР
ТИПА "ЛЁД НА ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ"
ГЛАВА 5. УЧЁТ РАССЕЯНИЯ ПРИ РАССМОТРЕНИИ ПРОЦЕССА ИЗЛУЧЕНИЯ
СЛОИСТОЙ СРЕДЫ
5.1 Основные положения предлагаемого подхода
5.2 Программа расчёта радиояркостной температуры слоистой среды с учётом рассеяния
5.3 Экспериментальная установка и методика измерения индикатрисы рассеяния
5.4 Исследование рассеивающих свойств моделей льда
5.5 Экспериментальные измерения радиотеплового излучения моделей льда и реального льда
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- 3 -ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом интенсивно развиваются и находят все более широкое применение в научных исследованиях и хозяйственной деятельности методы дистанционных наблюдений в оптическом, инфракрасном и радиодиапазонах.
Одним из эффективных методов зондирования в радиодиапазоне является СВЧ-радиометричеекий (радиотеплолокационный), основанный на измерении собственного теплового электромагнитного излучения исследуемых объектов в диапазонах миллиметровых, сантиметровых и дециметровых волн [2,21,23,59, 60].
Радиотепловое излучение присуще всем телам, имеющим температуру выше абсолютного нуля. Характеристики этого излучения интенсивность, спектральный состав, степень поляризации - вполне определённым образом зависят от физических свойств излучающего тела.
Таким образом, с помощью радиотеплолокации можно не только обнаруживать и определять координаты большинства естественных и искусственных объектов, но и исследовать их физические свойства.
Кроме того, основное преимущество радиоволн перед волнами оптического и инфракрасного диапазонов заключается в их высокой проникающей способности. Волны радиодиапазона слабо поглощаются и рассеиваются в облаках, в связи с чем радиофизические методы наблюдения земных покровов и акваторий являются всепогодными. Растительные покровы являются для них полупрозрачной средой, что позволяет исследовать характеристики почвогрунтов при наличии растительности. Наконец, радиоволны проникают внутрь почвогрунтов и обеспечивают возможность их зондирования на глубину от нескольких сантиметров до нескольких метров в зависимости от длины электромагнитной волны.
Всё это делает радиотеплолокацию эффективным средством дистанционного наблюдения и контроля. Радиотеплолокационные методы

подход, подробно изложенный в разделе 1.5 . Из граничных условий:
Еі (~иі) = Ех і (-Их)
Еіі(~%г) = Е111 {-Ъг)

получим систему уравнений:
-Зк0гі ЗНой!
е + А-е = В-АНЫ + С-Ві(іі)
В-АЩ2) + С-ВИЫ
-ЗкоИі з'коИх
-зпгк0гг
Зк0‘(е ко

2 2 — П2 - пг з з

п2* - пк к0с1

к0с!
•№-АГ(Ы + С-В1’(Ы] = ЙПгкоБ-е
(1.24)
[В-АГ (4і) + С-ВГ(і)]
-З’ПгкоИг
В результате решения этой системы получаем искомые коэффициенты А и д в виде:
ЗкоИх Зй

Зй + И
(1.25)

АЩі)-[Дпе-ВЩг) ~ В-ВГ(Ь)] + ВЩ1ННПЫ - Дпг-АЩе)3 Л1’(Ы- [зпг-вны - ЁвгТы! + вТчыЁагТы - зп2-А1(Ь)]

- п2* - Пі‘ ' к0й

'-ВОЗ Д