Способ измерения рельефа поверхности земли



Способ измерения рельефа поверхности земли
Способ измерения рельефа поверхности земли
Способ измерения рельефа поверхности земли
Способ измерения рельефа поверхности земли
Способ измерения рельефа поверхности земли

Владельцы патента RU 2643790:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокаторе с синтезируемой апертурой антенны (РСА). Достигаемый технический результат – измерение рельефа поверхности Земли и формирование цифровой модели рельефа с помощью РСА, установленного на борту носителя РСА. Сущность способа измерения рельефа поверхности Земли заключается в последовательном наблюдении за поверхностью при постоянной высоте полета носителя и скорости полета, при этом первый сеанс наблюдения, заключающийся в излучении зондирующих сигналов и приеме отраженных от поверхности Земли сигналов с синтезом радиолокационных изображений (РЛИ) при телескопическом обзоре на интервале синтезирования L, осуществляется на дальности до поверхности R1, угле места θ1 и угле азимута α1, отличном от строго бокового, т.е. меньше 90°. После естественного перемещения носителя радиолокатором с синтезируемой апертурой (РСА) на расстояние базы интерферометра В осуществляется второй сеанс наблюдения за той же области поверхности на дальности R2, азимуте α2, угле места θ2, также заключающийся в излучении зондирующих сигналов и приеме отраженных от поверхности Земли сигналов с синтезом РЛИ при телескопическом обзоре на интервале синтезирования L. После проведения пары сеансов наблюдения производится стандартная интерферометрическая обработка пары РЛИ с извлечением информации о рельефе подстилающей поверхности. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокаторе с синтезируемой апертурой антенны (РСА), установленном на борту летательного/космического/беспилотного аппарата, использующем интерферометрическую обработку радиолокационных изображений (РЛИ) для оперативного определения и измерения рельефа подстилающей поверхности Земли с дальнейшим составлением цифровых моделей рельефа (ЦМР) и топографических карт местности.

Известен способ топографического картирования с помощью интерферометрического РСА (ИРСА) с «жесткой» базой [Rabus В. et al. The Shuttle Radar Topography Mission - a New Class of Digital Elevation Models Acquired by Spaceborne Radar. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 57, 2003, pp. 241-262], при котором передатчик и два приемных канала с независимыми антеннами размещаются на одном космическом аппарате (КА). В данном способе реализована сложная конструкция с выдвижной 60-метровой штангой, на которой установлен второй приемный РСА. Наблюдение ведется в строго боковом обзоре (ортогонально вектору движения носителя РСА) и система жестко связанных РСА располагается таким образом, что база интерферометра (расстояние между приемными антеннами) строго перпендикулярна линии пути. Первый приемопередатчик РСА используется для излучения зондирующих сигналов и приема отраженных сигналов от земной поверхности, в то время как второй РСА используется только на прием. После получения пары РЛИ производят их интерферометрическую обработку с дальнейшим извлечением информации о рельефе.

Недостатками данного способа являются, во-первых, значительная сложность, начиная с установки на носитель значительного размера «жесткой» базы интерферометра. Во-вторых, построение комплекса с «жесткой» базой физически предполагает наличие двух приемных апертур (при этом одна из антенн работает на излучение и прием), на каждой из которых имеется независимый когерентный приемник, что несомненно сказывается на стоимости такой системы. В-третьих, ограничение по размеру базы интерферометра не позволяет достичь близких к потенциальной точности измерений разности фаз, влияющих на точность измерения рельефа поверхности Земли.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения рельефа поверхности Земли [Geudtner D., et al. RADARSAT Repeat-pass SAR Interferometry. In Proceedings IEEE 1998 International Geoscience and Remote Sencing Symposium (IGARSS'98), vol. 3, July, 6-10 1998, pp. 1635-1637] с использованием одного РСА, установленной на борту одного носителя. В данном способе интерферометрические измерения проводят во время последовательных проходов с искусственным формированием базы интерферометра (ИРСА с «мягкой базой»). При этом, база интерферометра располагается строго перпендикулярно линии пути. При первом проходе носителя над исследуемой поверхностью с помощью РСА осуществляется излучение зондирующих сигналов и прием отраженных от земной поверхности сигналов с формированием первого РЛИ. Во время второго прохода с помощью того же РСА осуществляется излучение зондирующих сигналов и прием отраженных от земной поверхности сигналов с формированием второго РЛИ. После проведения интерферометрической обработки пары РЛИ происходит извлечение информации о рельефе поверхности Земли.

Недостатком данного способа является сложность контроля размера базы, связанная с высокоточным выходом носителя на второй проход, и временная декорреляция, вызванная тем, что проходы могут происходить через значительный промежуток времени, за который возможны значительные изменения мелкомасштабного рельефа местности, разрушающего разностно-фазовый сюжет при интерферометрической обработке. Наиболее существенным недостатком является низкая оперативность получения информации о рельефе поверхности Земли. Связано это с тем, что, например, в космических комплексах ИРСА с «мягкой» базой принципом работы является смена орбиты спутника Земли, которая может происходить несколько дней.

Технической задачей изобретения является радиолокационное измерение рельефа поверхности Земли и формирование ЦМР с помощью РСА, установленной на борт одного носителя РСА.

Техническим результатом изобретения является повышение оперативности получения информации о рельефе поверхности Земли на борту за один проход носителя РСА, упрощение системы измерения рельефа поверхности Земли.

Это достигается тем, что в известном способе измерения рельефа поверхности Земли, заключающемся в том, что на борту одного носителя размещают один радиолокатор с синтезируемой апертурой антенны (РСА), с помощью которого искусственно формируют базу интерферометра во время последовательных наблюдений за поверхностью Земли, при этом осуществляют излучение зондирующих сигналов и прием отраженных от земной поверхности сигналов с синтезом пары радиолокационных изображений (РЛИ) и их интерферометрической обработкой, что базу интерферометра формируют вдоль трассы полета носителя РСА при его естественном перемещении в пространстве, осуществляют последовательные наблюдения за поверхностью Земли при постоянной высоте и скорости полета носителя РСА, причем первый сеанс наблюдения осуществляют путем излучения зондирующих сигналов и приема сигналов, отраженных от поверхности Земли с синтезом РЛИ при азимутальном телескопическом обзоре на интервале синтезирования, после перемещения носителя РСА на расстояние базы интерферометра осуществляют второй сеанс наблюдения за той же областью поверхности Земли, также путем излучения зондирующих сигналов и приема сигналов, отраженных от поверхности Земли с синтезом РЛИ при азимутальном телескопическом обзоре на интервале синтезирования, после проведения пары сеансов наблюдения осуществляют интерферометрическую обработку пары РЛИ с извлечением информации о рельефе подстилающей поверхности, при этом наличие перпендикулярной проекции базы интерферометра, возникающей при использовании телескопического обзора с азимутальным углом α1 меньшим 90°, обеспечивает получение соотношения, отображающего однозначную связь между рельефом поверхности Земли и параметрами наблюдения с интерферометрической разностью фаз в виде -

где Н - постоянная высота полета носителя РСА; R1 - дальность до поверхности Земли; В - расстояние базы интерферометра; α1 - азимутальный угол; λ - рабочая длина волны передатчика РСА; φ - интерферометрическая разность фаз.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема организации интерферометрической съемки.

Способ измерения рельефа поверхности Земли заключается в следующем.

Принцип работы ИРСА поясняется на примере одиночной точечной цели σi, имеющей координаты (xi,yi,zi). Он заключается в последовательном наблюдении за поверхностью при постоянной высоте полета носителя Н и скорости полета V. Первый сеанс наблюдения, заключающийся в излучении зондирующих сигналов и приеме отраженных от поверхности Земли сигналов с синтезом РЛИ при телескопическом обзоре на интервале синтезирования L, осуществляется на дальности до поверхности R1, угле места θ1 и угле азимута α1, отличном от строго бокового, т.е. меньше 90°. После естественного перемещения носителя РСА на расстояние базы интерферометра В осуществляется второй сеанс наблюдения за той же областью поверхности на дальности R2, азимуте α2, угле места θ2, также заключающийся в излучении зондирующих сигналов и приеме отраженных от поверхности Земли сигналов с синтезом РЛИ при телескопическом обзоре на интервале синтезирования L. После проведения пары сеансов наблюдения производится стандартная интерферометрическая обработка пары РЛИ с извлечением информации о рельефе подстилающей поверхности.

Возможность оценки высоты элемента разрешения при построении интерферометра с помощью такой геометрии визирования появляется благодаря наличию перпендикулярной проекции B базы интерферометра В, которая возникает при использовании скошенного обзора с азимутальным углом α1 меньшим 90°, т.е. отличного от строго бокового. Соотношение для высоты элемента разрешения, отображающее однозначную связь между рельефом поверхности и параметрами наблюдения с интерферометрической разностью фаз φ, определяется с помощью (1):

где λ - рабочая длина волны передатчика РСА.

Рабочий диапазон дальностей до поверхности R1, влияющий на выбор Н, θ1, определяется тактическими параметрами РСА. Выбор первоначального азимутального угла визирования α1 сводится к возможности синтеза РЛИ при скошенном телескопическом обзоре, что в свою очередь требует специальных методов формирования РЛИ. Длина интервала синтезирования L выбирается из необходимой разрешающей способности по азимуту и рабочей длины волны λ. Размер базы интерферометра В является наиболее критичным параметром при выборе параметров ИРСА. В ряде случаев размер базы интерферометра В может оказаться меньше, чем интервал синтезирования РЛИ L. Поэтому, возможно использование одного увеличенного интервала синтезирования с разбиением на подинтервалы для организации базы интерферометра на этапе цифровой обработки сигналов.

Использование изобретения позволяет повысить оперативность получения информации о рельефе поверхности Земли на борту за один проход носителя РСА, упростить систему измерения рельефа поверхности Земли.

Способ измерения рельефа поверхности Земли, заключающийся в том, что на борту одного носителя размещают один радиолокатор с синтезируемой апертурой антенны (РСА), с помощью которого искусственно формируют базу интерферометра во время последовательных наблюдений за поверхностью Земли, при этом осуществляя излучение зондирующих сигналов и прием отраженных от земной поверхности сигналов с синтезом пары радиолокационных изображений (РЛИ) и их интерферометрической обработкой, отличающийся тем, что базу интерферометра формируют вдоль трассы полета носителя РСА при его естественном перемещении в пространстве, осуществляют последовательные наблюдения за поверхностью Земли при постоянной высоте и скорости полета носителя РСА, причем первый сеанс наблюдения осуществляют путем излучения зондирующих сигналов и приема сигналов, отраженных от поверхности Земли с синтезом РЛИ при азимутальном телескопическом обзоре на интервале синтезирования, после перемещения носителя РСА на расстояние базы интерферометра осуществляют второй сеанс наблюдения за той же областью поверхности Земли, также путем излучения зондирующих сигналов и приема сигналов, отраженных от поверхности Земли с синтезом РЛИ при азимутальном телескопическом обзоре на интервале синтезирования, после проведения пары сеансов наблюдения осуществляют интерферометрическую обработку пары РЛИ с извлечением информации о рельефе подстилающей поверхности, при этом наличие перпендикулярной проекции базы интерферометра, возникающей при использовании телескопического обзора с азимутальным углом α1, меньшим 90°, обеспечивает получение соотношения, отображающего однозначную связь между рельефом поверхности Земли и параметрами наблюдения с интерферометрической разностью фаз в виде -

где Н - постоянная высота полета носителя РСА; R1 - дальность до поверхности Земли; В - расстояние базы интерферометра; α1 - азимутальный угол; λ - рабочая длина волны передатчика РСА; φ - интерферометрическая разность фаз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области для контроля экологического загрязнения шельфовых, прибрежных зон. Способ включает зондирование прибрежных акваторий, содержащих эталонные участки средствами, установленными на воздушно-космическом носителе с получением синхронных изображений в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазоне с привязкой изображений по координатам системой позиционирования ГЛОНАСС, контрастирование кадров путем формирования синтезированных матриц из попиксельных отношений этих изображений, выделение контуров на поле синтезированных матриц, вычисление идентифицируемых параметров сигнала внутри контуров: пространственного спектра волнения F, фрактального объема Ω, площади рельефа Sp взволнованной поверхности анализируемого участка, оценка индекса состояния (И) загрязнения в виде зависимости от произведения идентифицируемых параметров Технический результат – повышение достоверности идентификации аномалий морской поверхности, а также увеличение чувствительности измерений.

Изобретение относится к радиолокационным системам летательных аппаратов. Достигаемый технический результат - расширение ширины полосы пропускания.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиотехнических системах непрерывного излучения, установленных на подвижных объектах, для получения радиолокационного изображения в процессе дистанционного зондирования земной (водной) поверхности.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и технике радиоэлектронного подавления космических радиолокационных станций с синтезированной апертурой антенны (РСА).

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для выполнения широкого круга задач при использовании на пилотируемых и беспилотных летательных аппаратах самолетного и вертолетного типа.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиотехнических системах, установленных на подвижных объектах, для получения радиолокационного изображения (РЛИ) в процессе дистанционного зондирования земной (водной) поверхности.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к бортовым радиолокационным станциям, устанавливаемым на летательных аппаратах, и позволяет формировать радиолокационное изображение (РЛИ) поверхности Земли.

Изобретение относится к радиолокационной технике, в частности к аэрокосмическим бортовым радиолокационным станциям с синтезированием апертуры антенны (РСА), формирующим радиолокационные изображения (РЛИ) земной поверхности с использованием синтезирования антенного раскрыва (САР) в процессе сканирования этой поверхности диаграммой направленности антенны РСА.

Изобретение относится к области космического радиолокационного зондирования Земли, в частности к способу двумерного развертывания фазы при получении цифровых моделей рельефа земной поверхности по интерферометрическим парам радиолокационных изображений.

Изобретение относится к космическим радиоканалам передачи цифровой информации. Сущность заявленного радиокомплекса заключается в организации радиоканала передачи оперативной управляющей информации (ОУИ) «Земля - КА» введением в бортовые и наземные программно-аппаратные средства на пунктах приема целевой информации радиокомплекса устройств формирования и передачи ОУИ на Земле и приема и выделения ОУИ на КА, что позволит минимизировать взаимодействие с центром управления полетами и сокращать время от приема заявок на дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) от потребителей и формирования программы зондирования до получения результатов ее реализации на КА, в течение текущего сеанса связи адаптировать во введенных на КА перестраиваемых блоках кодирования и модуляции сигнально-кодовую структуру информации к его условиям, избирательно запрашивать из всего объема информации наиболее информационно емкие данные зондирования (ДЗ) с помощью введенных на КА устройств анализа ДЗ и каталога ДЗ, а в наземную аппаратуру - устройств восстановления структуры бортового информационного потока.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям, устанавливаемым на летательных аппаратах, и предназначено для решения задач картографирования земной поверхности.

Изобретение относится к классу геофизических приборов, предназначенных для исследований, не нарушающих структуры грунта, на глубины от нескольких десятков до нескольких сотен метров.
Изобретение относится к области радиовидения и может быть использовано при проектировании радиотехнических комплексов обнаружения предметных помех движению транспортных средств, действие которых основано на восстановлении «оптического» изображения объекта по его радиоголограмме.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиотехнических системах, установленных на подвижных объектах, для получения радиолокационного изображения (РЛИ) в процессе дистанционного зондирования земной (водной) поверхности.

Изобретение относится к области исследования радиолокационных характеристик объекта и может быть использовано при проведении исследований радиолокационной заметности, оценки эффективности мероприятий по ее снижению, а также для получения исходных данных для решения задач идентификации и распознавания объектов.

Изобретение относится к радиолокационной измерительной технике и может быть использовано, в частности, в составе радиолокационных измерительных стендов многочастотного импульсного зондирования и инверсного синтеза апертуры антенны, осуществляющих построение двумерных радиолокационных изображений (РЛИ) исследуемых объектов.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям РЛС, устанавливаемым на летательных аппаратах, и предназначено для решения задач картографирования земной поверхности.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокационных системах дистанционного зондирования Земли. Техническим результатом изобретения является повышение разрешающей способности восстанавливаемого радиолокационного изображения наблюдаемого участка земной поверхности.

Изобретение относится к радиотеплолокации, а именно к пассивным системам наблюдения за объектами с помощью сканирующего радиометра, и может быть использовано для получения радиотеплового изображения различных объектов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокационных системах дистанционного зондирования Земли. Достигаемый технический результат изобретения – повышение качества изображения путем повышения разрешающей способности формируемого радиолокационного изображения наблюдаемого участка земной поверхности в телескопическом режиме за счет уменьшения протяженности обобщенной функции неопределенности по пространственным координатам.

Изобретение относится к фотограмметрии и может быть использовано для определения пространственных координат Х, Y, Z точек объекта по материалам фотограмметрической съемки.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокаторе с синтезируемой апертурой антенны. Достигаемый технический результат – измерение рельефа поверхности Земли и формирование цифровой модели рельефа с помощью РСА, установленного на борту носителя РСА. Сущность способа измерения рельефа поверхности Земли заключается в последовательном наблюдении за поверхностью при постоянной высоте полета носителя и скорости полета, при этом первый сеанс наблюдения, заключающийся в излучении зондирующих сигналов и приеме отраженных от поверхности Земли сигналов с синтезом радиолокационных изображений при телескопическом обзоре на интервале синтезирования L, осуществляется на дальности до поверхности R1, угле места θ1 и угле азимута α1, отличном от строго бокового, т.е. меньше 90°. После естественного перемещения носителя радиолокатором с синтезируемой апертурой на расстояние базы интерферометра В осуществляется второй сеанс наблюдения за той же области поверхности на дальности R2, азимуте α2, угле места θ2, также заключающийся в излучении зондирующих сигналов и приеме отраженных от поверхности Земли сигналов с синтезом РЛИ при телескопическом обзоре на интервале синтезирования L. После проведения пары сеансов наблюдения производится стандартная интерферометрическая обработка пары РЛИ с извлечением информации о рельефе подстилающей поверхности. 1 ил.

Наверх