Синтез временно́го дискриминатора следящего контура измерения запаздывания спутникового высотомера

Статья посвящена исследованию квазиоптимального временного дискриминатора бортовой системы слежения за запаздыванием эхосигнала радиовысотомера, установленного на борту космического аппарата. В современных спутниковых высотомерах итоговая обработка альтиметрических данных возлагается на наземный измерительный комплекс, получающий необходимую информацию с космического аппарата по телеметрической линии, тогда как задача бортовой петли автосопровождения состоит в долговременном надежном удержании принимаемого эхосигнала в следящем окне. Оптимальный дискриминатор петли удержания сигнала в окне обеспечивает потенциальную точность измерения времени, однако весьма сложен при реализации. В рассмотренном дискриминаторе сигнал ошибки пропорционален временному рассогласованию точки половинной мощности принимаемого профиля с положением следящего окна. В статье получено выражение для дисперсии эквивалентных флюктуаций запаздывания и установлено, что синтезированный дискриминатор сопоставим по точности слежения с дискриминаторами точки максимума принятой мощности и точки максимальной крутизны профиля. При этом дискриминатор положения точки половинной мощности существенно выигрывает у последних по требуемым аппаратным ресурсам. Результаты теоретического анализа подкреплены компьютерным моделированием. Моделирование выполнялось как собственно дискриминатора слежения за точкой половинной мощности, так и с использованием различных способов цензурирования сигнала ошибки на выходе дискриминатора для эффективной нейтрализации возможных аномальных ошибок, не учтенных теоретическим анализом.

1. Satellite Altimetry and Earth Sciences. A Handbook of Techniques and Applications / ed. by L.-L. Fu and A. Cazenave. San Diego: Academic Press, 2001. 463 p.

2. Martin S. An Introduction to Ocean Remote Sensing. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2014. 496 p.

3. Баскаков А. И. Точностные характеристики космического радиотехнического комплекса дистанционного зондирования для восстановления рельефа поверхности Земли: дис. ... д-ра техн. наук / МГТУГА. М., 1997. 461 с.

4. Морозов К. Н. Исследование влияния состояния поверхности акваторий на точностные характеристики прецизионного высотомера космического базирования: дис. ... канд. техн. наук / МЭИ (ТУ). М., 2000. 201 с.

5. Терехов В. А. Радиолокационные методы определения степени взволнованности морской поверхности с борта ИСЗ: дис. ... канд. техн. наук / МЭИ (ТУ). М., 2011. 228 с.

6. Wingham D. J., Rapley C. G., Griffiths H. New techniques in satellite altimeter tracking systems // Proc. of IGARSS’86 Symp., Zurich, 8–11 Sept. 1986. P. 1339–1344.

7. Deng X., Featherstone W. E. A Coastal Retracking System for Satellite Radar Altimeter Waveforms: Application to ERS-2 Around Australia // J. of Geophysical Research. 2006. Vol. 111. C06012 (1–16).

8. Bao L., Lu Y., Wang Y. Improved Retracking Algorithm for Oceanic Altimeter Waveforms // Progress in Natural Science. 2009. Vol. 19, iss. 2. P. 195–203.

9. Davis C. H. A Robust Threshold Retracking Algorithm for Measuring Ice-Sheet Surface Elevation Change From Satellite Radar Altimeters // IEEE Trans. Geoscience Remote Sensing. 1997. Vol. 35, № 4. P. 974–979.

10. Rodriguez E. Altimetry for Non-Gaussian Oceans: Height Biases and Estimation of Parameters // J. of Geophysical Research. 1988. Vol. 93, № C11. P. 14107–14120.

11. Синтез временного дискриминатора следящего контура измерения запаздывания спутникового высотомера / Д. С. Боровицкий, А. Е. Жестерев, В. П. Ипатов, Р. М. Мамчур // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2018. № 1. С. 5–12.

12. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь, 1989. 656 с.

13. Poseidon-3 radar altimeter: new modes and in-flight performances / J. D. Desjonquères, G. Carayon, N. Steunou, J. Lambin // Marine Geodesy. 2010. Vol. 33. P. 53–79.

14. Компьютерная модель отраженного сигнала спутникового высотомера / Д. С. Боровицкий, А. Е. Жестерев, В. П. Ипатов, Р. М. Мамчур // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2017. № 5. С. 12–19.

15. Поиск эхосигнала спутникового высотомера / Д. С. Боровицкий, А. Е. Жестерев, В. П. Ипатов, Р. М. Мамчур // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2017. № 4. С. 27–32.