Экспериментальное исследование доплеровского спектра радиолокационного СВЧ сигнала отраженного от морской поверхности при малых углах падения

Радиолокация успешно применяется для получения информации о морской поверхности и приводном слое мирового океана. Дальнейшее развитие дистанционных методов зондирования морской поверхности направлено на создание новых алгоритмов увеличивающих число и точность измеряемых параметров. Для создания новых алгоритмов необходима точная модель рассеяния электромагнитных волн морской поверхностью. За последнее время предложено больше десятка моделей качественно описывающих наблюдаемые явления. Однако количественное сравнение моделей осложняется недостатком экспериментальных данных, вследствие сложности проведения измерений в натурных условиях. Обычно при анализе характеристик отраженных сигналов учитывают скорость приповерхностного ветра, что не может быть истолковано однозначно. Потому что на самом деле электромагнитные волны рассеиваются на морской поверхности, а не ветром. Поэтому именно характеристики морской поверхности полностью определяют характеристики отраженного сигнала.
Для анализа отраженного радиолокационного сигнала мы используем доплеровский спектр, так как он содержит больше информации об отражающей поверхности, чем сечение обратного рассеяния.
Для изучения обратного рассеяния были проведены первые измерения с помощью доплеровского радара Ка-диапазона (длина волны 9 мм) с ножевой диаграммой направленности антенны (1 х 30 градусов). Измерения проводились при надирном зондировании в морских условиях с платформы экспериментального отделения Морского Гидрофизического Института вблизи п. Кацивели. Платформа 25 х 25 м расположена примерно в 500 м к Югу от берега на глубине 28 м в открытом море. На платформе в непрерывном режиме измеряется скорость и направление ветра на высоте 12 м и высота волн с помощью струнного волнографа.
В ходе экспериментального исследования отраженного сигнала при малых углах падения мы меняли азимутальный угол поворота антенны. Данная работа посвящена сравнению измеренных характеристик отраженного морской поверхностью радиолокационного СВЧ сигнала с теоретической моделью, включающей в себя модель рассеяния и модель поверхности. Сравнение экспериментальных данных с моделью подтвердило точность модели поверхностных волн и рассеяния электромагнитных волн. Первые результаты обработки подтверждают высокую чувствительность доплеровского спектра отраженного сигнала к статистическим характеристикам поверхности. Показано что для анализа отраженного сигнала необходимо учитывать параметры поверхности, а не параметры ветра как это обычно делается.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 14-05-31517 мол_а). Так же авторы хотят поблагодарить Репину И.А. за организацию экспедиции на морскую гидрофизическую платформу в п. Кацивели в 2014 г.