Таблица 3 Основные параметры перспективного высокоточного спутникового радиовысотомера :
Несущая частота , ГГц 13,64 ( λ = 2,2 см )
Импульсная мощность , Вт 40
Длительность импульса ( с ЛЧМ ), мкс 100
Девиация частоты ( полоса модуляции ), МГц 250 ( 500 )
Частота повторения ( переменная ), Гц 1000 ... 5000
Шум-фактор , дБ 2 ... 3
Ширина ДНА , град 1
Флуктуационная ошибка ( по высоте ), см 2,0 ... 3
Суммарная ошибка ( по высоте ), см 8 ... 9
Поляризация круговая
Время когерентности , мс не менее 50
Масса , кг 40
Потребляемая мощность , Вт 150
Высота орбиты , км 1000 ... 1200
пления имеется потенциальная возможность значительно сжать доплеровский спектр эхо-сигнала , существенно повысив продольную разрешающую способность ВРВ по облучаемой поверхности , что особенно важно при работе по льдам или земной материковой поверхности . Строгое решение этой задачи требует использования всей полноты априорной информации о состоянии ионосферы и магнитосферы Земли .
Влияние тропосферы на работу высокоточного радиовысотометра
Известно , что в нижних слоях атмосферы происходит поглощение радиоволн свободными молекулами газов и аэрозольными частицами ( особенно дождевыми каплями при интенсивных осадках ), а также изменение скорости распространения электромагнитных волн . Так , например , уменьшение напряженности электромагнитного поля радиосигнала , распространяющегося в поглощающей среде , происходит быстрее , чем по закону обратной пропорциональности квадрату расстояния , относящемуся к свободному пространству . Этот эффект необходимо учитывать при работе ВРВ над взволнованной поверхностью моря , когда отношение сигнала к шуму невелико .
В работе [ 18 ] приводится график удельного затухания волн сантиметрового диапазона в зависимости от длины волны для различных значений интенсивности дождя , а также кривые затухания в облаках различной водности . Из графика следует , что электромагнитная волна при λ = 2,2 см может иметь достаточно сильное затухание в интенсивных осадках ( до 6 ... 7 дБ / км ). Например , если верхняя граница осадков равна 2 км , то величина затухания составит 12 ... 14 дБ . Удельное затухание в облаках даже высокой водности значительно меньше , чем в интенсивных дождевых осадках и , кроме того , облачность не имеет такой большой толщины слоя как дождь . В связи с этим влиянием облачности на затухание волн 2,2 см диапазона можно в первом приближении пренебречь . Что же касается величин погрешностей измерения высоты , связанных с изменением скорости распространения электромагнитной волны через тропосферу , то они составляют 0,7 см для сухой тропосферы и 1,3 см – для влажной ( табл . 2 ). Как было сказано выше , ВРВ следует дополнительно комплексировать с трехчастотным радиометром ( 18 ГГц , 21 ГГц и 37 ГГц ) для компенсации тропосферной погрешности измерения высоты .
Перспективные методические и технические решения
• Увеличение энергетического потенциала альтиметра посредством использования когерентного зондирующего сигнала и синтеза апертуры .
• Увеличение девиации до 225 ... 250 МГц ( ширина спектра сигнала 450 ... 500 МГц ).
• Устранение фазовых искажений в ионосфере с помощью компенсационного фильтра и данных GPS .
• Использование квазиоптимального дискриминатора , работающего по переднему фронту спектра биений , позволит минимизировать ошибку смещения , а оптимизация экстраполятора следящей системы ВРВ позволит снизить флуктуационную и динамическую ошибки до 3 .. 4 cм [ 19 ].
• Использование фильтра Калмана для сглаживания мгновенных оценок высоты . Параметры фильтра должны выбираться исходя из априорных сведений об измеряемом процессе , определяемых характером решаемой с помощью данных альтиметра задачи ( уточнение формы геоида , обнаружение волн цунами , штормовых зон и др .) с учетом условий измерения высоты и высоты морских волн ( данных о полях гравитационных аномалий ).
• Компьютерное моделирование спутникового альтиметра с помощью программного комплекса .
Позитивное решение проблем спутниковой альтиметрии позволит снизить суммарную погрешность измерения высоты до 8 … 9 см ( вместо 12 … 13 см , что имеет место на сегодня ), а высоты морских волн до 25 … 30 см ( вместо 30 … 50 см ).
82 Морские информационно-управляющие системы , 2018 / No . 1 ( 13 )