Способ дистанционного определения радиояркостной температуры поверхности

Способ дистанционного определения радиояркостной температуры поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоизмерениям. Цель изобретения - повышение точности определения радиояркостной температуры в условиях воздействия радиопомех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, суммарная мощность которых не выходит за пределы динамического диапазона радиометрического приемника и не зависит от ориентации антенны. Для этого одновременно с измерением с борта летательного аппарата уровня излучения в СВЧ-диапазоне длин волн, принимаемого с 1-го направления визирования от 1-го измеряемого эл-та, дополнительно осуществляют синхронный прием излучения от 2-го измеряемого эл-та поверхности со 2-го направления визирования под углом Θ к вертикали. При этом 1-й и 2-й наблюдаемые эл-ты лежат на фиксированном расстоянии L друг от друга на одной линии, образуемой пересечением 1-го направления визирования с исследуемой поверхностью, которая периодически проходит через расположенные рядом реперные участки с водной поверхностью и сушей, размеры которых превышают L. Далее по ф-ле определяют радиояркостную температуру исследуемой поверхности. 1 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтоеском свидкткльствм

6Lg (,,;;..;, 1.

AA i. -3) ;";, БИБ 1: .у

- — — " 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4232516/24-09 (22) 09.03.87 (46) 07.04.90. Бюл. И- 13 (71) Гидрохимический институт (72) А.А.Гительсои, А.Г.Гранков, Б.М.Либерман и А.M.Øóòêo (53) 621.396.96:621.371(088.8) (56) Шутко А.М. Исследование поверхности акваторий методами СВЧ-радиометрии: Обзор. Радиотехника и электроника. Т, 23, 1978, Р 10, с. 21072119.

Гурвич А.С. и др, Метод обработки

СВЧ-радиометрических измерений со спутника "Метеор": Труды ГосНИЦИПР, 1982, вып. 14, с, 60, (54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕ.НИЯ РАДИОЯРКОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХiH0CTH

<57) Изобретение относится к радиоизмерениям. Цель изобретения — повышение точности определения радиояркостной температуры в условиях воздействия радиопомех, принимаемых по

Изобретение относится к дистанционному зондированию Земли и может быть использовано при неконтактных изме-! рениях характеристик подстилающей поверхности.

Цель изобретения — повышение точности определения радиояркостной температуры в условиях воздействия радиопомех, принимаемых по боковым ле» песткам диаграммы направленности ан,тенны, суммарная мощность которых не (S1)5 G 01 R 29 08 С 01 S 13/95

2 боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, суммарная мощность которых не выходит за пределы динамического диапазона радиометрического приемника и не зависит от ориентации антенны. Для этого одновременно с измерением с борта летательного аппарата уровня излучения в СВЧ-диапазоне длин волн, принимаемого с 1-го направления визирования от 1-го измеряемого эл-та, дополнительно осуществляют синхронный прием излучения от

2-го измеряемого эл-та поверхности со 2-ro направления визирования под углом 9 к вертикали, При этом 1-й и 2-й наблюдаемые эл-ты лежат на фиксированном расстоянии 1 друг от друга на одной линии, образуемой пересечением 1-го направления визирования с исследуемой поверхностью, которая периодически проходит через расположенные рядом реперные участки с водной поверхностью и сушей, размеры которых превышают 1. Далее по ф-ле определяют радиояркостную температу,ру исследуемой поверхности. 1 ил. выходит за пределы динамического диапазона радиометрического приемника и не зависит от ориентации антенны.

На чертеже схематически изображен процесс измерений, реализующий предлагаемый способ дистанционного определения радиояркостной температуры поверхности.

Иа одном носителе установлены две антенны, соответствующие первому и второму направлениям визирования, 1555684 каждая из которых принимает сверхвысокочастотный (СВЧ), сигнал с соответствующего участка земной поверхности. Радиометрические каналы, соединенные с каждой из антенн, идентичны. При расстоянии между участками на Земле, равном 1, мгновенные значения сигналов на выходе радиометрических каналов равны 10

U, (t) =U» (t)+n(t);

V<(C) =U (t)+n(t) =U <(t- )+п(С), где Ui(t), U<(t) — напряжения, соответствующие интенсивностям собственного СВЧ-излучения первого и второго участков земной поверхности; 20

n(t) — интенсивность сигнала радиопомехи;

" = 1 {»

Ъ {» — скорость летательного аппарата. 25

В (1) учтено установленное в многочисленных авиационных экспериментах свойство мгновенной изотропности радиопомех: электромагнитное поле помех является рассеянным полем от мно- 30 гих источнйков излучения, удаленных на десятки и сотни километров друг от друга, тогда как расстояние 1 между первым и вторым участками составляет десятки или сотни метров.

Выделение полезного сигнала на фоне помех производится посредством сравнения сигналов Ui и U .

b,U(t)=Ui(t)-0,(t)=Un(t)-(),(-"). (4P

Полезный сигнал выделяется в виде текущих приращений (вариаций) и тем самым реализуется концепция относительных измерений на фоне радиопомех» 45 в которых по результатам измерений

hU(t) и известному уровню U»(t-c) ! собственного излучения элемента реперного участка поверхности, наблюдав:шегося в момент t-9 по первому направ50 лению визирования, удается определить. с помощью выражения (2) уровень собственного, излучения u»(t) неизвестного участка, наблюдаемого в момент времени t в том же направлении и находяще55 гося на расстоянии 1 от реперного.

Измеренный участок может быть использован в качестве реперного для следующего цикла измерений и т.д.

1 ассмотрим более подробно процесс выделения сигнала на фоне радиопомех.

В момент времени t на выходах первого и второго радиометрических каналов имеются напряжения (первая цифра в индексе — номер канала, вторая цифра в скобках — номер цикла измерений)

V (,1 =U»(») +n» (t);

"г(») =V«»1 +n» (t) где t=t » — цикл первый.

Разность напряжений на выходах каналов радиометров во время

А1У =()»(,1 -Б (, . (3).

В момент времени t<=t»+ c (цикл 2)

Ь{, =-,.+-,(t);

V«„=Vã(»+n (t) 3 (4) а(),=V (,> -u„(1.

Сумма разностных сигналов получается из (3) и (4):

ДО» +Щ =0»(»1 +Ц{» -U z(») -() г(,1. (5)

Учитывая, что V (<> =U»(q,, выражение (5) приобретает вид

k U» +Щ =()»() -U (») ° (6)

При смещении летательного аппарата еще на расстояние 1 напряжения на выходах радиометрических каналов приобретают вид

Ui(>1 =Ц»(ъ).+пъ(С) 3

Ц{э1 =U.(3)+ný(t) 3 (7)

h,U, 0»(М ()г(ъ) °

Из (6) и (7) определяют

Д()»+Еыг+6Л)3 =1)»И1 ()г{») °

Очевидно, что и » Д{)» )» {n1 (4(»1 U»» °

» .( где QU — приращение полезного сигнаи ла относительно начальной точки измерениИ, которая является реперной.

Так как напряжение на выходах радиометров пропорционально яркостным температурам соответствующих участков поверхности Земли — Т, то

Я и R ji (9)

i=-1 где К вЂ” постоянный коэффициент.

Таким образом, суммируя разности сигналов двух каналов радиометров, получают значение радиояркостной температуры относительно любого выбранного участка подстилающей поверхности, Так при измерении в момент времени

t„ характеристик участков пресной воды Ug и суши U получают

h,U, =К(Т -Т ).

Абсолютные значения радиояркостных температур в любой точке подсти56S4 сверхвысокочастотном диапазоне длин волн, принимаемого с первого направ- . ления визирования от первого измеряемого элемента, дополнительно осуществляют синхронный прием излучения от второго измеряемого элемента поверхности с второго направления визирования под углом 9 к вертикали, причем первый и второй наблюдаемые элементы лежат на фиксированном расстоянии 1 друг от друга на одной линии, образуемой пересечением первого направления визирования с исследуемой поверхнос15 тью периодически проходящей через расположенные рядом реперные участки с водной поверхностью и сушей, размеры которых превышают 1, при этом радиояркостная температура исследуемой поверхности определяется по формуле

T (х)-т,(х.)+(т,-х,) -„- (и,(,—

Я Я 1 =о

Способ дистанционного определения радиояркостной температуры поверхности, основанный на измерениях с борта летательного аппарата уровня излучения в сверхвысокочастотном диапазоне длин волн, принимаемого с первого направления визирования под углом Q к вертикали последовательно от элементов реперных участков поверхности, содержащих водную поверхность и сушу с известными радиояркостными темпера$t турами Т и Тс соответственно, и первого измеряемого элемента поверхности, отличающийся тем, 35 что, с целью повышения точности определения радиояркостной температуры в условиях воздействия радиопомех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, сум- 40 марная мощность которых не выходит за пределы динамического диапазона радиометрического приемника и не зависит от ориентации антенны, одновременно с измерением с борта летатель- 45 ного аппарата уровня излучения в

-il) -U< (x-1-il) где х — координата первого наблюдаемого элемента поверхности вдоль линии; х — координата ближайшего элео мента на реперном участке

30 с водной поверхностью;

U (х) и U (х) %

AU=V -U —

155 лающей поверхности можно определить по формуле и н

Т =Т +(Т -Т )---- ††.

1 ь с О у, (10)

Использование предлагаемого способа дистанционного определения радиояркостной температуры поверхности обеспечивает по сравнению с известным способом существенное увеличение эффективности при воздействии радиопомех, позволяет снизить погрешность измерений, когда уровень помех достаточно мал, и дает возможность проведения точных измерений в ситуациях, когда они не могут быть реализованы известными способами. формула изобретения текущие оценки уровня сигналов, принятых соответственно с первого и второго направлений визирования и относящихся к элементу поверхности с координатой х; целая часть числа (х-х )/1; разность оценок уровней сигналов, когда с первого направления визирования наблюдается элемент поверхности реперного участка с сушей, а с второго направле-ния визирования — с водной поверхностью.

1555684

Составитель С.Кочеров

Техред М.Дидьпс . Корректор О.Кравцова.Редактор Н.Бобкова

Заказ 554 Тирам 560 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101