RU2750563C1 - Способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова - Google Patents

Способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова Download PDF

Info

Publication number
RU2750563C1
RU2750563C1 RU2020127148A RU2020127148A RU2750563C1 RU 2750563 C1 RU2750563 C1 RU 2750563C1 RU 2020127148 A RU2020127148 A RU 2020127148A RU 2020127148 A RU2020127148 A RU 2020127148A RU 2750563 C1 RU2750563 C1 RU 2750563C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
snow
ice cover
ice
cover
layers
Prior art date
Application number
RU2020127148A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Георгиевич Машков
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2020127148A priority Critical patent/RU2750563C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2750563C1 publication Critical patent/RU2750563C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области определения характеристик подстилающих поверхностей для дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова, в частности к системам обеспечения безопасности транспортировки (доставки) грузов и объектов по водоему со снежно-ледяным покровом. Технический результат: повышение вероятности идентификации составляющих элементов структуры снежно-ледяного покрова, повышение уровня безопасности транспортировки грузов по водоему со снежно-ледяным покровом. Сущность: сканируют контролируемый участок под наклоном линейно-частотно-модулированным сигналом с вертикальной и горизонтальной поляризацией под углом θ в интервале от 25° до 45°, где θ - угол между направлением сканирования и нормалью к поверхности исследуемого участка. Определяют
Figure 00000052
отношения квадратов коэффициентов отражения Френеля сигналов с горизонтальной
Figure 00000053
и вертикальной
Figure 00000054
поляризацией от границ раздела слоев и относительные диэлектрические проницаемости слоев снежно-ледяного покрова
Figure 00000055
, где m=2, 3, …, n - номер слоя снежно-ледяного покрова, индекс m=2 соответствует первому слою снежно-ледяного покрова. Сравнивают полученные значения относительных диэлектрических проницаемостей слоев с заданными значениями εvrΔ и определяют состояние снежно-ледяного покрова по условию εrm=εvrΔ: «снежный покров», «фирн», «ледяной покров» либо «вода». 5 ил.

Description

Изобретение относится к области определения характеристик подстилающих поверхностей, для дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова, в частности, к системам обеспечения безопасности транспортировки (доставки) грузов и объектов по водоему, со снежно-ледяным покровом, а также возможно использование с целью прогнозирования весеннего паводка, схода лавин, в поисково-спасательных операциях.
Известен способ основанный на использовании СВЧ рефлектометра, с помощью которого измеряют зависимость коэффициента отражения Френеля плоского образца материала от угла падения в пределах от 40° до 90°, когда электрическое поле волны параллельно плоскости падения, после чего по графику зависимости коэффициента отражения Френеля от угла падения определяют угол Брюстера θ В, а относительную комплексную диэлектрическую проницаемость ε образца материала или участка поверхности земли рассчитывают по формуле ε=(tgθB)2 [Патент RU 2613810 С1, опубл. 21.03.2017, МПК G01R 27/00 «Способ измерения относительной комплексной диэлектрической проницаемости материалов с потерями в СВЧ диапазоне»].
Недостатком способа является невозможность определения состояния снежно-ледяного покрова, представляющего собой многослойную структуру, поскольку не учитывается преломленная волна проходящая через границы раздела слоев и возвращающаяся обратно, что предопределяет низкий уровень безопасности транспортировки (доставки) грузов и объектов по водоему, со снежно-ледяным покровом, в частности, невозможностью дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова, представляющего собой многослойные структуры с различными плотностями, долями содержания воды и собственными структурами.
Наиболее близким к заявленному способу по совокупности признаков, и поэтому выбранным в качестве прототипа, является способ, в котором на основе облучения контролируемого участка морской поверхности СВЧ-радиоволнами на наклонной поляризации, регистрируют рассеянный назад сигнал одновременно на вертикальной и горизонтальной поляризациях, вычисляют поляризационное отношение и рассчитывают относительную диэлектрическую проницаемость среды под границей атмосфера-океан [Патент RU 2623668 С1, опубл. 28.06.2017, МПК G01N 27/06 «Способ дистанционного определения относительной диэлектрической проницаемости среды под границей атмосфера-океан»].
Недостатком способа-прототипа является невозможность определения состояния слоев среды, что предопределяет низкий уровень безопасности транспортировки (доставки) грузов и объектов по водоему, со снежно-ледяным покровом, в частности, невозможностью дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова, представляющего собой многослойные структуры с различными плотностями, долями содержания воды и собственными структурами.
Техническим результатом изобретения является повышение вероятности идентификации составляющих элементов структуры снежно-ледяного покрова, тем самым повышая уровень безопасности транспортировки (доставки) грузов и объектов по водоему, со снежно-ледяным покровом, за счет дистанционного определения состояния снежно-ледяного покрова.
Указанный технический результат достигается тем, что облучают контролируемый участок под наклонном плоскими СВЧ-радиоволнами с вертикальной и горизонтальной поляризацией, принимают отраженный сигнал, одновременно с вертикальной и горизонтальной поляризацией, определяют относительную диэлектрическую проницаемость среды под границей раздела сред согласно изобретению, сканируют контролируемый участок под наклонном линейно-частотно-модулированным сигналом с вертикальной и горизонтальной поляризацией под углом θ в интервале от 25° до 45°, где θ - угол между направлением сканирования и нормалью к поверхности исследуемого участка, дополнительно определяют
Figure 00000001
отношения квадратов коэффициентов отражения Френеля сигналов с горизонтальной
Figure 00000002
и вертикальной
Figure 00000003
поляризацией от границ раздела слоев и относительные диэлектрические проницаемости слоев снежно-ледяного покрова
Figure 00000004
, где m=2, 3, …, n - номер слоя снежно-ледяного покрова, индекс m=2 соответствует первому слою снежно-ледяного покрова, сравнивают полученные значения относительных диэлектрических проницаемостей слоев с заданными значениями εvrΔ и определяют состояние снежно-ледяного покрова по условию εrm=εvrΔ: «снежный покров», «фирн», «ледяной покров» либо «вода».
Сущность заявляемого способа состоит в том, что сканируют контролируемый участок под наклонном линейно-частотно-модулированным сигналом с вертикальной и горизонтальной поляризацией под углом θ в интервале от 25° до 45°, где θ - угол между направлением сканирования и нормалью к поверхности исследуемого участка, дополнительно определяют
Figure 00000005
отношения квадратов коэффициентов отражения Френеля сигналов с горизонтальной
Figure 00000006
и вертикальной
Figure 00000007
поляризацией от границ раздела слоев и относительные диэлектрические проницаемости слоев снежно-ледяного покрова
Figure 00000008
, где m=2, 3, …, n - номер слоя снежно-ледяного покрова, индекс m=2 соответствует первому слою снежно-ледяного покрова, сравнивают полученные значения относительных диэлектрических проницаемостей слоев с заданными значениями εvrΔ и определяют состояние снежно-ледяного покрова по условию εrm=εvrΔ: «снежный покров», «фирн», «ледяной покров» либо «вода».
Зондирование контролируемого участка снежно-ледяного покрова линейно-частотно-модулированным сигналом [Сигналы с линейной частотной модуляцией: [Электронный ресурс]. Режим доступа: ttps://studme.org/171320/tehnika/signaly_lineynoy_chastotnoy_modulyatsiey. (дата обращения: 07.12.2017)] позволяет получить эхо-сигналы от границ раздела слоев снежно-ледяного покрова, за счет различных значений относительных диэлектрических проницаемостей слоев на разных частотах [патент RU 2262718 С1, опубл. 20.10.2005, МПК G01S 13/95].
Частотный принцип определения глубин слоев снежно-ледяного покрова основанный на выделении частоты биения (разностного сигнала) получаемого при перемножении принятого и зондирующего (опорного) сигналов позволяет также определить комплексные относительные диэлектрические проницаемости слоев при наклонном зондировании, по отношениям квадратов коэффициентов отражения Френеля сигналов с вертикальной и горизонтальной поляризацией, на которые заметное влияние оказывают: плотности слоев, доли содержания воды и структуры подстилающих поверхностей (снег, фирн, лед, вода), что позволяет идентифицировать слои подстилающей поверхности с целью дистанционного определения состояния снежно-ледяного покрова водоема.
Известно, что коэффициент отражения Френеля для многослойной среды (суммарный) при наклонном зондировании плоскими СВЧ-радиоволнами с вертикальной и горизонтальной поляризацией определяется [О возможности определения диэлектрической проницаемости верхних слоев подстилающих сред по измеренным коэффициентам отражения при наклонном зондировании плоскими волнами вертикальной и горизонтальной поляризации в СВЧ диапазоне: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/nov99/4/text.html (дата обращения: 07.12.2017)] по рекуррентной формуле:
Figure 00000009
где hi+l - глубина (i+l) -слоя; λ - длина волны зондирующего сигнала;
Figure 00000010
для i,i+l границы раздела слоев снежно-ледяного покрова с вертикальной поляризацией (vv - первый индекс зондирующего, второй принятого радиосигнала)
Figure 00000011
где
Figure 00000012
; для i,i+l границы раздела слоев снежно-ледяного покрова с горизонтальной поляризацией (hh - первый индекс зондирующего, второй принятого радиосигнала)
Figure 00000013
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5, где представлено положение носителя радиолокатора и обозначено: 1 - граница раздела «тропосфера - снежный покров»; 2 - граница раздела «снежный покров - ледяной покров»; 3 - граница раздела «ледяной покров - вода»; 4 - снежный покров; 5 - ледяной покров; 6 - вода; h - высота носителя радиолокатора; hs - глубина снежного покрова; hi - толщина ледяного покрова; 7 - передающее устройство; 8 - приемное устройство; 9 - блок определения отношений квадратов коэффициентов отражения Френеля Prm сигналов с горизонтальной и вертикальной поляризацией от границ раздела слоев и относительных диэлектрических проницаемостей слоев снежно-ледяного покрова εrm, где m=2, 3, …, n - номер слоя снежно-ледяного покрова, индекс m=2 соответствует первому слою снежно-ледяного покрова; 10 - блок сравнения относительных диэлектрических проницаемостей слоев снежно-ледяного покрова εrm с заданными значениями относительных диэлектрических проницаемостей слоев снежно-ледяного покрова εvrΔ; 11 - блок идентификации состояния снежно-ледяного покрова.
Способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова при транспортировке (доставке) грузов и объектов по водоему, со снежно-ледяным покровом, по отношениям квадратов коэффициентов отражения Френеля Prm может быть реализован, например, с помощью устройства, размещаемого в нижней части фюзеляжа вертолета, состоит в том, что перед транспортировкой (доставкой) грузов и объектов по водоему, со снежно-ледяным покровом, осуществляют наклонное зондирование под углом θ=25°…45° контролируемого участка снежно-ледяного покрова, определяемого меньшим угла Брюстера θ В=46° для слоя снежно-ледяного покрова с наименьшей относительной диэлектрической проницаемостью сухого снега (dry snow) - εrds=1,07-j0,0008, рассчитанной по формуле ε=(tgθB)2 [Патент RU 2613810 С1, опубл. 21.03.2017, МПК G01R 27/00], линейно-частотным модулированным (ЛЧМ) сигналом, сформированным в передающем устройстве 7 с частотой ƒtx (t)= ƒ0+αtm,
Figure 00000014
где ƒ0 - начальная частота, α - скорость изменения частоты (крутизна ЛЧМ), tm - время в течение отдельного периода модуляции ЛЧМ - сигнала (быстрое время), а Tm - период модуляции (ЛЧМ сигнала) и прием эхо-сигналов приемным устройством 8 с частотой ƒrx(t)= ƒ0+α(tm-τ),
Figure 00000015
собранных по классической схеме.
Принятый эхо-сигнал от границ раздела слоев снежно-ледяного покрова на расстоянии r, имеет временную задержку τ, определяемую выражением τ=2r/Vrm, где Vrm - скорость распространения электромагнитной волны в слое [Малышев В.А., Машков В.Г. Скорость распространения электромагнитной волны в снежно-ледяной подстилающей поверхности // Радиотехника. М.: Радиотехника. 2020. №3 (5). С.40-54]. Частотная составляющая биения ƒb непосредственно связана с задержкой эхо-сигнала ƒb=ƒtx-ƒrx=ατ=2rB/Vrm Tm, где В - ширина полосы ЛЧМ-сигнала.
При нормальном зондировании подстилающей поверхности глубины слоев снежно-ледяного покрова определяются возникающей разностью расстояний, которые проходит зондирующий сигнал по нормали к подстилающей поверхности по формуле r=ƒbVrmTm/2 В.
Известно, мощность отраженного сигнала от снежно-ледяного покрова [Sudarsan, Krishnan В.Е. Modeling and simulation analysis of an FMCW radar for measuring snow thickness / B.E. Sudarsan Krishnan // Electronics and communication engineering. University of Madras, 2000. P. 33] определяется формулой:
Figure 00000016
где Ptx - мощность передающего устройства; λ - длина волны; G - коэффициент усиления антенны; h - высота носителя радиолокатора.
На обеих поляризациях радиосигнал (4) в конкретный момент времени имеет одни и те же параметры Ptx, λ, G, h и поскольку эта зависимость нивелируется при вычислении отношения квадратов коэффициентов отражения Френеля вертикально и горизонтально поляризованных сигналов, отношение будет определяться тремя параметрами: εrm, θ и ƒtx.
В блоке 9, относительные диэлектрические проницаемости слоев снежно-ледяного покрова, определяются из отношений квадратов коэффициентов отражения Френеля Prm (по мощности) (фиг. 3) сигналов с горизонтальной
Figure 00000017
(фиг. 4) полученных по рекуррентной формуле (1) с учетом каждой границы раздела слоев снежно-ледяного покрова формула (3) и
Figure 00000018
вертикальной (фиг. 5) полученных по рекуррентной формуле (1) с учетом каждой границы раздела слоев с нежно-ледяного покрова (2) поляризацией:
Figure 00000019
Где
Figure 00000020
- коэффициенты отражения Френеля по мощности (отражательная способность) измеренные на горизонтальной (hh) и вертикальной (vv) поляризациях соответственно (первый индекс поляризация зондирующего, второй - принятого радиосигнала); m - количество пиков эхо-сигнала (границ раздела слоев снежно-ледяного покрова с разными относительными диэлектрическими проницаемостями).
Количество слоев снежного и ледяного покрова, формируемых в естественной среде, будет различной, поскольку это связано с их формированием в процессе снегопадов оттепелей, похолоданий и т.д., определяющихся комплексом гидрометеорологических условий. Последовательно определяя диэлектрическую проницаемость каждого последующего слоя εrm, где m=2, 3, …, n - номер слоя снежно-ледяного покрова, индекс m=2 соответствует первому слою снежно-ледяного покрова, по формуле:
Figure 00000021
что соответствует графикам (фиг. 3) зависимости (5).
Полученные значения диэлектрических проницаемостей слоев εrm в блоке 10 сравниваются с заданными значениями диэлектрических проницаемостей слоев εvrΔ. Блок 11 идентифицирует состояние снежно-ледяного покрова по условию εrm=εvrΔ: «снежный покров», «фирн», «ледяной покров» либо «вода».
Действительная часть комплексной относительной диэлектрической проницаемости слоев, при температурах ниже 0°С в интервале t=- 1 … - 40°С,
Figure 00000022
(
Figure 00000023
- снега (snow),
Figure 00000024
- фирна (firn),
Figure 00000025
- льда (ice)) с плотностью слоев ρr=100…917 кг/м3 (ρs=100…500 кг/м3, ρf=500…700 кг/м3, ρi=700…917 кг/м3) не зависят от ƒ=1…10 ГТц, а только от t в небольших пределах. Идентификация состояния снежно-ледяного покрова осуществляется по условию εrm=εvrΔ, где
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
- действительная и мнимая часть диэлектрической проницаемости w-слоя;
Figure 00000029
- действительная и мнимая часть заданных значений относительных диэлектрических проницаемостей влажных сред (для общей формулы трехкомпонентной среды):
Figure 00000030
- снега,
Figure 00000031
- фирна,
Figure 00000032
- льда,
Figure 00000033
- чистой воды (pure water),
Figure 00000034
- морской воды (sea water).
Например, при t=-1…-40°С для снега, как двух компонентной среды воздуха и льда, действительная часть диэлектрической проницаемости
Figure 00000035
находится между воздухом
Figure 00000036
и льдом
Figure 00000037
(сухой плотный лед (без воздушных включений ρi=917 кг/м3
Figure 00000038
), для фирна (плотно слежавшегося, зернистого и частично перекристаллизованного, обычно многолетнего снега, т.е. промежуточной стадии между снегом и глетчерным льдом) относительная диэлектрическая проницаемость приближается к значениям для льда. Для воды находящейся под снежно-ледяным покровом при t=0°С на частотах ƒ=2…8 ГТц наблюдается плавное снижение действительной части диэлектрической проницаемости для талой воды
Figure 00000039
для морской воды соленостью
Figure 00000040
определяемое Дебаевской моделью [Малышев В.А., Машков В.Г. Скорость распространения электромагнитной волны в снежно-ледяной подстилающей поверхности // Радиотехника. М.: Радиотехника. 2020. №3 (5). С. 40-54].
Значения действительной части диэлектрической проницаемости среды
Figure 00000041
рассчитаны по формуле Г. Луэнга [Мачерет Ю.Я. Оценка содержания воды в ледниках по гиперболическим отражениям / Материалы гляциологических исследований // Институт географии РАН. 2000. Вып.89. С. 3-10] для таких сред с включениями воздуха и льда сферической формы
Figure 00000042
где νi=ρr/ρi - объемное содержание льда; ρr - плотность сухой среды (сухого (dry) снега ρds, фирна ρdf, льда ρdi); ρi=917 кг/м3 - плотность сухого льда без воздушных включений
Figure 00000043
- действительная часть диэлектрической проницаемости льда.
При температуре t=0°С весомый вклад в диэлектрическую проницаемость будет вносить влажность (доля содержания воды в слое) для двух компонентной смеси лед-вода с порами, заполненными водой
Figure 00000044
где Pw - общая доля содержания воды;
Figure 00000045
и
Figure 00000046
относительная диэлектрическая проницаемость льда и воды соответственно. Общая формула для трехкомпонентной среды [Мачерет Ю.Я. Оценка содержания воды в ледниках по гиперболическим отражениям / Материалы гляциологических исследований // Институт географии РАН. 2000. Вып.89. С. 3-10], состоящей из льда с включениями воды и воздуха включающая частные случаи (7) и (8)
Figure 00000047
где Pwa - общая доля содержания воды и воздуха. Выход с блока 11 является выходом устройства.
Например, на графиках (фиг. 3) при 0=38° соответствующие поляризационные отношения: 12 - Pr2=9,0589, 13 - Рг3=4,9036, 14 - Pr4=3,5908, 15 - Pr5=3,250, 16 - Pr6=1,2516, что соответствует: εr2=1,3 - j0,0008 - сухому снегу, εr3=2 - j0,0008 - сухому снегу, εr4=2,8 - j0,0008 - сухому фирну, εr5=3,2 - j0,0008 - сухому льду, εr6=74 - j - морской воде соленостью Ssw=35 г/кг.
Повышение вероятности идентификации составляющих элементов структуры снежно-ледяного покрова, тем самым повышение уровня безопасности транспортировки (доставки) грузов и объектов по водоему, со снежно-ледяным покровом, достигается за счет более точного дистанционного определения состояния снежно-ледяного покрова, т.к. увеличивается разрешающая способность по глубине и составляет порядка 4 см, при использовании ЛЧМ-сигнала с частотой от 2 ГГц до 8 ГГц (В=6 ГГц), при этом методическая погрешность определения диэлектрической проницаемости слоев (фиг. 3) по отношениям квадратов коэффициентов отражения Френеля Prm при заданных значениях εrm и согласно формулы (6) составляет не более 1,5%.
Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявляемый способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова, обеспечивает определение относительных диэлектрических проницаемостей слоев снежно-ледяного покрова по отношениям квадратов коэффициентов отражения Френеля, сравнение определенных относительных диэлектрических проницаемостей слоев с заданными значениями и идентификацию составляющих элементов снежно-ледяного покрова, за счет приема эхо-сигналов с линейно-частотной модуляцией, одновременно на вертикальной и горизонтальной поляризациях, непосредственно из контролируемого участка снежно-ледяного покрова используемых в определении состояния снежно-ледяного покрова с целью транспортировки (доставки) грузов и объектов по водоему, со снежно-ледяным покровом.

Claims (1)

  1. Способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова, заключающийся в том, что облучают контролируемый участок под наклоном плоскими СВЧ-радиоволнами с вертикальной и горизонтальной поляризацией, принимают отраженный сигнал, одновременно с вертикальной и горизонтальной поляризацией, определяют относительную диэлектрическую проницаемость среды под границей раздела сред, отличающийся тем, что сканируют контролируемый участок под наклоном линейно-частотно-модулированным сигналом с вертикальной и горизонтальной поляризацией под углом θ в интервале от 25° до 45°, где θ - угол между направлением сканирования и нормалью к поверхности исследуемого участка, дополнительно определяют
    Figure 00000048
    отношения квадратов коэффициентов отражения Френеля сигналов с горизонтальной
    Figure 00000049
    и вертикальной
    Figure 00000050
    поляризацией от границ раздела слоев и относительные диэлектрические проницаемости слоев снежно-ледяного покрова
    Figure 00000051
    , где m=2, 3, …, n - номер слоя снежно-ледяного покрова, индекс m=2 соответствует первому слою снежно-ледяного покрова, сравнивают полученные значения относительных диэлектрических проницаемостей слоев с заданными значениями εvrΔ и определяют состояние снежно-ледяного покрова по условию εrm=εvrΔ: «снежный покров», «фирн», «ледяной покров» либо «вода».
RU2020127148A 2020-08-12 2020-08-12 Способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова RU2750563C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127148A RU2750563C1 (ru) 2020-08-12 2020-08-12 Способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127148A RU2750563C1 (ru) 2020-08-12 2020-08-12 Способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2750563C1 true RU2750563C1 (ru) 2021-06-29

Family

ID=76823097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127148A RU2750563C1 (ru) 2020-08-12 2020-08-12 Способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2750563C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790085C1 (ru) * 2022-10-27 2023-02-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Способ дистанционного измерения комплексной диэлектрической проницаемости плоскослоистых диэлектриков естественного происхождения

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1240211A1 (ru) * 1984-06-25 1990-05-30 Государственный гидрологический институт Радиолокационный измеритель толщины лед ного покрова (его варианты)
DE4141446C1 (en) * 1991-12-16 1993-02-25 Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De Measuring thickness of layer of water, snow or ice - evaluating reflected EM radiation directed at inclined angle from above surface e.g. road
RU2262718C1 (ru) * 2004-03-01 2005-10-20 Сургутский государственный университет ХМАО Способ измерения толщины снежного покрова
RU2473888C1 (ru) * 2011-09-22 2013-01-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Способ определения состояния поверхности дороги
US9140786B2 (en) * 2012-12-07 2015-09-22 Harris Corporation Method and system using radiometric volumetric data for detecting oil covered by ice
RU2613810C1 (ru) * 2015-10-06 2017-03-21 Георгий Галиуллович Валеев Способ измерения относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала с потерями в СВЧ диапазоне
US9652674B2 (en) * 2014-11-03 2017-05-16 The Johns Hopkins University Ice analysis based on active and passive radar images
RU2623668C1 (ru) * 2015-12-28 2017-06-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" Способ дистанционного определения относительной диэлектрической проницаемости среды под границей атмосфера-океан
RU2712969C2 (ru) * 2014-12-16 2020-02-03 Джапан Ойл, Гас Энд Металс Нэйшнл Корпорэйшн Способ дистанционного измерения толщины льда, способ дистанционного измерения прочности льда, устройство для дистанционного измерения толщины льда, устройство для дистанционного измерения прочности льда и дистанционный измерительный модуль

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1240211A1 (ru) * 1984-06-25 1990-05-30 Государственный гидрологический институт Радиолокационный измеритель толщины лед ного покрова (его варианты)
DE4141446C1 (en) * 1991-12-16 1993-02-25 Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De Measuring thickness of layer of water, snow or ice - evaluating reflected EM radiation directed at inclined angle from above surface e.g. road
RU2262718C1 (ru) * 2004-03-01 2005-10-20 Сургутский государственный университет ХМАО Способ измерения толщины снежного покрова
RU2473888C1 (ru) * 2011-09-22 2013-01-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Способ определения состояния поверхности дороги
US9140786B2 (en) * 2012-12-07 2015-09-22 Harris Corporation Method and system using radiometric volumetric data for detecting oil covered by ice
US9652674B2 (en) * 2014-11-03 2017-05-16 The Johns Hopkins University Ice analysis based on active and passive radar images
RU2712969C2 (ru) * 2014-12-16 2020-02-03 Джапан Ойл, Гас Энд Металс Нэйшнл Корпорэйшн Способ дистанционного измерения толщины льда, способ дистанционного измерения прочности льда, устройство для дистанционного измерения толщины льда, устройство для дистанционного измерения прочности льда и дистанционный измерительный модуль
RU2613810C1 (ru) * 2015-10-06 2017-03-21 Георгий Галиуллович Валеев Способ измерения относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала с потерями в СВЧ диапазоне
RU2623668C1 (ru) * 2015-12-28 2017-06-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" Способ дистанционного определения относительной диэлектрической проницаемости среды под границей атмосфера-океан

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790085C1 (ru) * 2022-10-27 2023-02-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Способ дистанционного измерения комплексной диэлектрической проницаемости плоскослоистых диэлектриков естественного происхождения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Peters et al. Analysis techniques for coherent airborne radar sounding: Application to West Antarctic ice streams
Zavorotny et al. A physical model for GPS multipath caused by land reflections: Toward bare soil moisture retrievals
Gage et al. Fresnel scattering model for the specular echoes observed by VHF radar
Willatt et al. Field investigations of Ku-band radar penetration into snow cover on Antarctic sea ice
Lewis et al. Airborne fine-resolution UHF radar: An approach to the study of englacial reflections, firn compaction and ice attenuation rates
Tran et al. Coupling of dielectric mixing models with full-wave ground-penetrating radar signal inversion for sandy-soil-moisture estimation
Williams Microwave emissivity measurements of bubbles and foam
Strozzi et al. Backscattering measurements of alpine snowcovers at 5.3 and 35 GHz
Dierking Multifrequency scatterometer measurements of Baltic Sea ice during EMAC-95
Holt et al. Sea ice thickness measurements by ultrawideband penetrating radar: First results
Titchenko et al. Measuring the variance of the vertical orbital velocity component by an acoustic wave gauge with a single transceiver antenna
Carlstrom et al. C-band backscatter signatures of old sea ice in the central Arctic during freeze-up
RU2750563C1 (ru) Способ дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова
RU2750562C1 (ru) Способ оценки состояния снежно-ледяного покрова
Page et al. Application of radar techniques to ice and snow studies
RU2750651C1 (ru) Способ дистанционного определения состояния снежно-ледяного покрова
Jiracek et al. Velocity of electromagnetic waves in Antarctic ice
Teague et al. Studies of the sea using HF radio scatter
Watts et al. Radio-echo sounding on South Cascade Glacier, Washington, using a long-wavelength, mono-pulse source
Thompson et al. Polarization dependence of GPS signals reflected from the ocean
Mashkov et al. Methods for Assessing the State of Snow-Ice Cover
Ulander et al. C-band radar backscatter of Baltic sea ice: theoretical predictions compared with calibrated SAR measurements
Stockham et al. Radio frequency ice dielectric permittivity measurements using CReSIS data
Williams Estimating ocean wind wave spectra by means of underwater sound
Margilevsky et al. Modeling Radar Signals Reflected from the Ice Covering Water Surfaces