Решение обратной задачи подповерхностного радиозондирования грунта планет

• Автор: Юшкова, Ольга Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Фрязино
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Математическая постановка задачи подповерхностного радиозондирования грунта с борта космического аппарата
1.1 Методология математического моделирования в задачах подповерхностного зондирования
1.2 Диэлектрическая проницаемость грунта
1.3 .Диэлектрическая проницаемость ионосферы
1.4 Выводы первой главы
2 Расчет коэффициентов отражения и прохождения радиоволн для моделирования спектра сигнала, распространяющегося в неоднородной среде
2.1 Адаптация принципа инвариантного погружения к задаче определения коэффициентов отражения и прохождения
2.2 О функциях, удобных для аппроксимации произвольного профиля диэлектрической проницаемости среды
2.3 Результаты численного моделирования
2.4 Выводы второй главы

3 Определение параметров отражающего слоя и подложки
3.1 Коэффициент отражения радиоволн от однородного слоя и его свойства
3.2 Определение параметров слоя и подложки
3.3 Влияние ошибки определения квадрата модуля коэффициента отражения наточнбсть восстанавливаемых параметров
3.4 Обоснование выбора ширины частотного диапазона и центральной частоты зондирования
3.5 Выводы третьей главы
4. Методика определения параметров грунта планет
4.1 Экспресс-процедура для выявления наличия эффектов подповерхностного отражения в спектре отраженного сигнала
4.2 Алгоритм определения параметров грунта
по данным длинноволнового радара
4.3 Выводы четвертой главы
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение
Изучение структуры грунта планет и иных объектов Солнечной системы - актуальная проблема космических исследований. Эффективным методом таких исследований является радиолокационное зондирование грунта планет и их спутников с борта космического аппарата (КА).
Радиолокационные исследования слоистых покровов отдельных районов Земли были начаты в 60-х годах прошлого столетия [1-8] и ведутся по двум направлениям. Первое направление связано с оценкой в лабораторных и полевых условиях электромагнитных характеристик грунтов и их составных компонент, построением электродинамических моделей, выводом формул, составлением палеток и таблиц для определения диэлектрической проницаемости и тангенса потерь смесей, растворов и льдов в зависимости от частоты зондирующей радиоволны, температуры окружающей среды и давления. Второе направление - разработка аппаратуры и методов регистрации изменения параметров излученного сигнала при его отражении от изучаемого слоя, поиск связи этих изменений с распределением по глубине диэлектрических характеристик приповерхностного пласта. Информация об электромагнитных характеристиках грунтов для задач этого направления является, как правило, априорной. Определяя разницу времен регистрации сигналов отраженных от поверхности и подповерхностных границ [1- 11], вычисляют диэлектрическую толщину отражающих слоев. Имея накопленную информацию о диэлектрических свойствах пород, рассчитывают реальную глубину раздела между диэлектрически-неоднородными слоями. Так гляциологи используют подповерхностную радиолокацию для наблюдения за состоянием ледников [1-5], геологи - при поисках подземных вод в засушливых районах и исследовании районов вечной мерзлоты [6-8]. Аналогичный подход применяется в инженерной геологии [9, 10].
Недостатком существующих методов определения времени регистрации сигналов, отраженных от поверхности и подповерхностных

Н,км Н,км

Рис. 1.6 Модели высотных профилей температуры и давления Марса [81]. По вертикальным осям высота в км, по горизонтальным осям на графике а) - температура, на графике б)- давление.
Таблица 1.1 Значения максимума электронной концентрации ионосферы Марса в зависимости от зенитного угла Солнца (данные «Марс-Экспресс»)].
а 83° 91° 96° 106° 113° 114° 120°
Максимум N(1) [эл./сл<"3] 83663 49505 31683 7921
Критическая частота [МГц] 2,6 2,0 1,6 0