bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-4-55-62bsuir-3956Research ArticleСтатьиТеория и практика дистанционного радиолокационного зондирования земной поверхностиTheory and Practice of Remote Radar Probing the Earth’s SurfaceЛинецГ. И.LinetsG. I.

Линец Г. И., д-р техн. наук, проф., зав. каф. инфокоммуникаций,

г. Ставрополь.

Linets G. I., Dr of Sci. (Tech.), Professor, Head of the Department of Infocommunications,

Stavropol.

БаженовА. В.BazhenovA. V.

Баженов А. В., канд. техн. наук, проф., проф. каф. инфокоммуникаций, 

г. Ставрополь.

Bazhenov A. V., Cand. of Sci., Professor, Professor at the Department of Infocommunications,

Stavropol.

ГривеннаяН. В.GrivennayaN. V.

Гривенная Наталья Владимировна, канд. техн. наук, доц., доц. каф. инфокоммуникаций,

355017, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1.

Тел.: +7 8652 95-69-97. 

Grivennaya Natalia Vladimirovna, Cand. of Sci., Associate Professor, Associate Professor at the Department of Infocommunications, 

1, Pushkin St., Stavropol, 355017.

Phone: +7 8652 95-69-97.

ngrivennaia@ncfu.ruГончаровВ. Д.GoncharovV. D.

Гончаров В. Д., мл. науч. сотр. каф. инфокоммуникаций, 

г. Ставрополь.

Goncharov V. D., Junior Researcher at the Department of Infocommunications, 

Stavropol.

Институт цифрового развития Северо-Кавказского федерального университета (ИЦР СКФУ)Institute of Digital Development, North Caucasus Federal University (IDD NCFU)2024020920242245562Copyright © Линец Г.И., Баженов А.В., Гривенная Н.В., Гончаров В.Д., 20242024Линец Г.И., Баженов А.В., Гривенная Н.В., Гончаров В.Д.Linets G.I., Bazhenov A.V., Grivennaya N.V., Goncharov V.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3956

Дистанционная оценка диэлектрических характеристик земной поверхности востребована для решения различных индустриальных задач. В статье рассмотрены теоретические и практические аспекты измерения диэлектрической проницаемости земной поверхности при ее облучении радиосигналом в двухпозиционной системе из беспилотных летательных аппаратов. Требуемая глубина проникновения зондирующего радиосигнала под поверхность достигается использованием UHF-диапазона и наклонным облучением в условиях полного (псевдополного) преломления электромагнитной волны на границе «воздух-поверхность». Новизна предлагаемого подхода заключается в наклонном облучении земной поверхности горизонтально и вертикально поляризованным радиолокационным сигналом с последующей регистрацией амплитуд и фазовых сдвигов осцилляций интерференционных волн и в нахождении угла Брюстера по параметрам интерференционной волны. Практическим применением такого подхода являются измерение влажности сельскохозяйственных почв и определение прочностных характеристик морского льда.

Remote assessment of the dielectric characteristics of the earth’s surface is in demand for solving various industrial tasks. The article discusses the theoretical and practical aspects of measuring the dielectric const ant of the Earth’s surface when it is irradiated with a radio signal in a two-position system from unmanned aerial vehicles. The required depth of penetration of the probing radio signal under the surface is achieved using the UHF band and oblique irradiation under conditions of complete (pseudo-complete) refraction of the electromagnetic wave at the air-surface boundary. The novelty of the proposed approach lies in the oblique irradiation of the Earth’s surface with a horizontally and vertically polarized radar signal, followed by registration of amplitudes and phase shifts of interference wave oscillations.and finding the Brewster angle by the parameters of the interference wave. The practical application of this approach is to measure the moisture content of agricultural soils and determine the strength characteristics of sea ice.

дистанционное зондирование земной поверхностидиэлектрическая проницаемостьугол Брюстераинтерференционная волнаremote sensing of the earth’s surfacedielectric permittivityBrewster’s angleinterferential waveКоллектив авторов благодарит Агрохолдинг «Степь» (Российская Федерация) за предоставленные для исследования опытные поля.The team of authors thanks Agroholding “Steppe” (Russian Federation) for the experimental fields provided for the study.ReferencesHow-Wei, C. Finite-Difference Time-Domain Simulation of GPR Data / C. How-Wei, H. Tai-Min // Journal of Applied Geophysics. 1998. Vol. 40, No 13. P. 139‒163. https://doi.org/10.1016/S0926-9851(98)00019-6.How-Wei C., Tai-Min H. (1998) Finite-Difference Time-Domain Simulation of GPR Data. Journal of Applied Geophysics. 40 (13), 139–163. https://doi.org/10.1016/S0926-9851(98)00019-6.Dielectric Constant Determination Using Ground-Penetrating Radar Reflection Coefficients / P. M. Reppert, F. D. Morgan, M. N. Toksöz // Journal of Applied Geophysics. 2000. Vol. 43, No 2–4. P. 189‒197. https://doi.org/10.1016/S0926-9851(99)00058-0.Reppert P. M., Morgan F. D., Toksöz M. N. (2000) Dielectric Constant Determination Using Ground-Penetrating Radar Reflection Coefficients. Journal of Applied Geophysics. 43 (2–4), 189–197. https://doi.org/10.1016/S0926-9851(99)00058-0.Liu, Y. Review of Electromagnetic Waves-Based Distance Measurement Technologies for Remote Monitoring of Civil Engineering Structures / Y. Liu, Y. Bao // Measurement. 2021. Vol. 176. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.109193.Liu Y., Bao Y. (2021) Review of Electromagnetic Waves-Based Distance Measurement Technologies for Remote Monitoring of Civil Engineering Structures. Measurement. 176. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.109193.Khmelinin, A. P. Simulation of Electromagnetic High-Frequency Wave Propagation Processes in Multilayer Geo-Structures / A. P. Khmelinin, A. I. Konurin, E. V. Denisova // Geohazard Mechanics. 2023. Vol. 1, No 13. P. 203‒207. https://doi.org/10.1016/j.ghm.2023.04.001.Khmelinin A. P., Konurin A. I., Denisova E. V. (2023) Simulation of Electromagnetic High-Frequency Wave Propagation Processes in Multilayer Geo-Structures. Geohazard Mechanics. 1 (13), 203‒207. https://doi. org/10.1016/j.ghm.2023.04.001.Electromagnetic Energy Focusing Technology with GPR Array Transmitting Antenna for High Resolution Detection / W. Jia [et al.] // Measurement. 2022. Vol. 203. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2022.112000.Jia W., Wang S., Min S., Zhang Y. (2022) Electromagnetic Energy Focusing Technology with GPR Array Transmitting Antenna for High Resolution Detection. Measurement. 203. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2022.112000.Probabilistic Estimation of Level Ice Resistance on Ships Based on Sea Ice Properties Measured Along Summer Arctic Cruise Paths / Q. Wang [et al.] // Cold Regions Science and Technology. 2021. Vol. 189. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2021.103336.Wang Q., Zong Z., Lu P., Zhang G., Li Z. (2021) Probabilistic Estimation of Level Ice Resistance on Ships Based on Sea Ice Properties Measured Along Summer Arctic Cruise Paths. Cold Regions Science and Technology. 189. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2021.103336.Радиолокационное измерение комплексной относительной диэлектрической проницаемости и объемной влажности почвы / Г. И. Линец [и др.] // Радиолокационные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий: матер. Всерос. конф., посвящ. Дню радио, 2023. С. 79‒83.Linets G. I., Bazhenov A. V., Grivennaya N. V., Goncharov V. D. (2023) Radar Measurement of Complex Relative Permittivity and Volumetric Soil Moisture. Radioelectronic Devices and Systems for Infocommunication Technologies, Materials of All­Russian Conference Dedicated to Radio Day. 79–83 (in Russian).Баскаков, С. И. Электродинамика и распространение радиоволн / С. И. Баскаков. М.: Ленанд, 2023.Baskakov S. I. (2023) Electrodynamics and Radio Wave Propagation. Moscow, Lenand Publ. (in Russian).Bistatic System for Radar Sensing of Soil Moisture / A. Bazhenov [et al.] // Materials of 20th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. 2021. Vol. 20. P. 919‒925. http://doi.org/10.22616/22616/ERDev/2021/20/TF207.10.Bazhenov A., Sagdeev K., Goncharov D., Grivennaya N. (2021) Bistatic System for Radar Sensing of Soil Moisture. Materials of 20th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. 20, 919‒925. http://doi.org/10.22616/22616/ERDev/2021/20/TF207.10.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.