Влияние модели заостренной морской поверхности на форму отраженного импульса и эффективную площадь рассеяния

Дистанционное зондирование активно применяется для решения широкого круга прикладных задач, например, для измерения скорости приводного ветра, высоты значительного волнения, температуры воды, диагностики разливов нефти. Несмотря на достигнутые успехи, существующая измерительная аппаратура не всегда позволяет получить достаточно полное представление о состоянии приповерхностного слоя океана, поэтому продолжается создание новых радиолокационных систем.
Разработка новой измерительной аппаратуры для космических носителей является сложной научно-технической задачей решение которой требует проведения полного комплекса исследований, включающего теоретический анализ, численное моделирование и эксперимент. В ходе решения ищется оптимальная схема измерения, анализируются требования к измерительной аппаратуре и оценивается эффективность алгоритмов обработки. Проведение численного эксперимента является необходимым этапом, поскольку позволяет максимально быстро проанализировать разные варианты и предложить схему измерения и состав измерительного комплекса для этапа экспериментальных работ.
В данной работе рассматривается задача моделирования морской поверхности по заданному спектру волнения. Обычно для моделирования поверхности используется стандартный подход и случайная поверхность представляется суммой синусоид с детерминированными амплитудами и случайными фазами. Предлагается использовать сравнительно новый подход моделирования поверхности параметрически заданными трохоидами, что позволяет обострить гребни волн и увеличить площадь впадин.
В ходе исследования проводилось сравнение статистических характеристик заостренной морской поверхности со стандартной. Также был проведен численный эксперимент с орбитальным радиолокатором на обычной и заостренной поверхностях, что позволило количественно оценить влияние заостренной поверхности на форму отраженного импульса и сечение обратного рассеяния. Выполнено моделирование работы двухчастотного дождевого радиолокатора и построены радиолокационные изображения поверхности в Ku- и Ka-диапазонах для развивающегося ветрового волнения. Проведенное сравнение с данными двухчастотного дождевого радиолокатора подтвердило эффективность численной модели при решении задач дистанционного зондирования.

Работа выполнена при поддержке РНФ (проект № 20-17-00179).