Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ЭХОСИГНАЛА СПУТНИКОВОГО ВЫСОТОМЕРА МЕТОДАМИ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ПОДГОНКИ НА СТАДИИ ДООБРАБОТКИ

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-1-5-16

Полный текст:

Аннотация

Спутниковым радиовысотомерам принадлежит ключевая роль во многих миссиях дистанционного зондирования Земли из космоса. Данные, поставляемые ими, используются при решении разнообразных фундаментальных и прикладных задач геофизики, океанографии, метеорологии и др. В современных измерительных комплексах обработка данных спутникового альтиметра осуществляется в несколько этапов. Одним из них является наземная дообработка переданной с космического аппарата информации. В настоящей статье исследуются алгоритмы оценки альтиметрических параметров в ходе дообработки данных спутникового высотомера наземным комплексом. Основной задачей петли автосопровождения по времени высотомера на борту космического носителя является надежное удержание принимаемого эхосигнала в следящем окне. Уточненные оценки информационных параметров вырабатываются в наземном сегменте, куда данные с борта космического аппарата сбрасываются по телеметрической линии. Дообработка данных может осуществляться как без опоры на физическую модель эхосигнала, так и с учетом механизма формирования отклика подстилающей поверхности на зондирующий сигнал. В последнем случае существенно повышается достоверность результатов измерения. В статье за основу принята физическая модель отраженного эхосигнала, близкая к классической модели Брауна, синтезированы алгоритмы статистической подгонки ее параметров под наблюдения, а также приведены результаты компьютерного моделирования процедур подгонки по максимуму правдоподобия (МП) и методу наименьших квадратов (МНК). Сопоставление данных моделирования с границами Крамера–Рао демонстрирует заметный проигрыш процедуры МНК по отношению к потенциалу, тогда как экспериментальная точность МП-подгонки практически совпадает с потенциальной.

Об авторах

Д. С. Боровицкий
АО "Российский институт радионавигации и времени"
Россия
кандидат технических наук (2016), ведущий научный сотрудник


А. Е. Жестерев
АО "Российский институт радионавигации и времени"
Россия
кандидат технических наук (1982), начальник отдела


В. П. Ипатов
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)
Россия
доктор технических наук (1983), профессор (1985) кафедры радиотехнических систем. Заслуженный деятель науки РФ (2001), почетный радист СССР (1983)


Р. М. Мамчур
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)
Россия
магистр техники и технологий по направлению "Радиотехника" (2015), аспирант и ассистент кафедры радиотехнических систем


Список литературы

1. Coastal Altimetry / ed. by S. Vignudelli, A. G. Kostianoy, P. Cipollini, J. Benveniste. Berlin: Springer, 2011. 565 p.

2. Satellite Altimetry / D. B. Chelton, J. C. Ries, B. J. Haines et al. // Satellite Altimetry and Earth Sciences: a Handbook Of Techniques And Applications; ed. by L.-L. Fu and A. Cazenave. San Diego: Academic Press, 2001, P. 1–132.

3. Вопросы построения радиоинтерфейса спутникового высотомера / Д. С. Боровицкий, А. Е. Жесте-рев, В. П. Ипатов, Р. М. Мамчур; под ред. В. П. Ипатова. СПб.: БХВ-Петербург, 2017. 192 с.

4. Исследование характеристик робастных дискриминаторов запаздывания спутникового высотомера / Д. С. Боровицкий, А. Е. Жестерев, В. П. Ипатов, Р. М. Мам-чур // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2018. №. 4. С. 13–23. doi: 10.32603/1993-8985-2018-21-4-13-23

5. Brown G. S. The Average Impulse Response of a Rough Surface and its Applications // IEEE Trans. on Ant. and Prop. 1977. Vol. AP-25, № 1. P. 67–74. doi: 10.1109 /TAP.1977.1141536

6. Hayne G. S. Radar Altimeter Mean Return Waveforms from Near-Normal-Incidence Ocean Surface Scattering // IEEE Trans. on Ant. and Prop. 1980. Vol. AP-28, № 5. P. 687–692. doi: 10.1109/TAP.1980.1142398

7. Аналитическая модель эхосигнала спутникового высотомера / Д. С. Боровицкий, А. Е. Жестерев, В. П. Ипатов, Р. М. Мамчур // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2017. № 3. С. 39–45.

8. Improving the Jason-1 Ground Retracking to Better Account for Attitude Effects / L. Amarouche, P. Thibaut, O. Z. Zanife, J.-P. Dumont, P. Vincent, N. Steunou // Marine Geodesy. 2004. Vol. 27, № 1–2. P. 171–197. doi: 10.1080/01490410490465210

9. Barrick D. E., Lipa B. J. Analysis and Interpretation of Altimeter Sea Echo // Advances in Geophysics. 1985. Vol. 27. P. 61–100. doi: 10.1016/S0065-2687(08)60403-3

10. Moore R. K., Williams C. S. Radar Terrain Return at near-Vertical Incidence // Proc. IRE. 1957. Vol. 45, № 2. P. 228–238. doi: 10.1109/JRPROC.1957.278394

11. Потенциальная точность измерения запаздывания отраженного сигнала космическим альтиметром / Д. С. Боровицкий, А. Е. Жестерев, В. П. Ипатов, Р. М. Мамчур // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2017. № 2. С. 5–11.

12. Потенциальная точность совместной оценки параметров радиовысотомером космического базирования / Д. С. Боровицкий, А. Е. Жестерев, В. П. Ипатов, Р. М. Мамчур // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2017. № 4. С. 33–41.

13. Тихонов В. И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982. 624 с.

14. The U.K. EODC ERS-1 altimeter oceans processing scheme / R. T. Tokmakian, P. G. Challenor, T. H. Guymer, M. A. Srokosz // Intern. J. of Remote Sensing. 1994. Vol. 15, № 4. P. 939–962. doi: 10.1080 /01431169408954126

15. Challenor P. G., Srokosz M. A. The Extraction of Geophysical Parameters from Radar Altimeter Return from a Non-Linear Sea Surface // Mathematics in remote sensing / ed. by S. R. Brooks. Oxford: Clarendon Press, 1989. P. 257–268.

16. Comparison of the Ku-Band Range Noise Level and the Relative Sea-State Bias of the Jason-1, TOPEX, and Poseidon-1 Radar Altimeters / O. Z. Zanife, P. Vincent, L. Amarouche, J.-P. Dumont, P. Thibaut, S. Labroue // Marine Geodesy. 2003. Vol. 26, №. 3–4. P. 201–238. (Special Issue: Jason-1 Calibration/Validation). doi: 10.1080 /714044519

17. Sandwell D. T., Smith W. H. F. Retracking ERS-1 Altimeter Waveforms for Optimal Gravity Field Recovery // Geophys. J. Int. 2005. Vol. 163, №. 1. P. 79–89. doi: 10.1111/j.1365-246X.2005.02724.x

18. Плешаков Д. И. Определение высоты спутника "ГЕО-ИК-2" над морской поверхностью // Альманах современной метрологии. 2015. № 3. С. 132–141.

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

20. Радиотехнические системы: учеб. для вузов / под ред. Ю. М. Казаринова. М.: Высш. шк., 1990. 496 с.


Для цитирования:


Боровицкий Д.С., Жестерев А.Е., Ипатов В.П., Мамчур Р.М. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ЭХОСИГНАЛА СПУТНИКОВОГО ВЫСОТОМЕРА МЕТОДАМИ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ПОДГОНКИ НА СТАДИИ ДООБРАБОТКИ. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2019;(1):5-16. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-1-5-16

For citation:


Borovitsky D.S., Zhesterev A.E., Ipatov V.P., Mamchur R.M. ESTIMATION OF SATELLITE ALTIMETER ECHO-SIGNAL PARAMETERS BY STATISTICAL FITTING METHODS IN THE COURSE OF RETRACKING. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2019;(1):5-16. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-1-5-16

Просмотров: 110


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)