Теория и практика дистанционного радиолокационного зондирования земной поверхности

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.

1. How-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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Баскаков, С. И. Электродинамика и распространение радиоволн / С. И. Баскаков. М.: Ленанд, 2023.

9. 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.