ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 1 · ИНФОРМАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ И ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

Космическая радиолокационная интерферометрическая съемка Земли и её перспективы в рамках проекта "КОНДОР-ФКА"

А.И. Захаров1, Е.А. Костюк2,3, П.В. Денисов2,3, Л.А. Бадак2,3

1 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
2 Научный центр оперативного мониторинга Земли АО “Российские космические системы”, Москва, Россия
3 Research Center for Earth Operative Monitoring, JSC "Russian Space Systems", Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.1.2 УДК 621.396.96 EDN WYRITH

Аннотация

Описаны различные варианты организации космической радиолокационной интерферометрической съемки поверхности Земли -однопроходная съемка двухантенным интерферометром (или двумя близко летящими космическими аппаратами с одноантенным радаром) и двухпроходная схема со спутника с одной антенной с близких и повторяющихся орбит, изложены их возможности и ограничения. Рассмотрен альтернативный вариант - квазиодновременной съемки двумя космическими аппаратами (с интервалом между съемками в несколько десятков минут) в рамках планируемого в России проекта «Кондор ФКА» с радаром S-диапазона. Обсуждаются достоинства и недостатки рассматриваемой съемы измерений, отмечена возможность расширения круга решаемых задач радиолокационного наблюдения Земли с помощью такой радиолокационной группировки.

  • radar interferometry
  • single-pass and repeat-pass survey
  • synthetic aperture radars
  • digital elevations model
  • dynamics of surface covers
Abstract (in English)

Earth observation with spaceborne radar interferometric systems and its prospects within the framework of "CONDOR-FKA" project

Different scenarios of the spaceborne radar interferometric observations of Earth covers are described in a paper. Among them is single-pass imaging with two antennas interferometer (or with single antenna radars onboard the two satellites located at close orbits) and repeat-pass observations with single antenna radar. The limitations and merits of each scheme are described. Among them are temporal decorrelation of scattered signals in repeat-pass observations and perturbations of phase difference on interferogram because of atmosphere turbulence, as well as lower cost of single satellite repeat-pass interferometry system. Special attention is paid to the short interval between observations (from tens of minutes till one day) because of remarkably low temporal decorrelation of scattered signals in two subsequent observations. An alternative scheme of interferometric observations, which may be implemented within the prospective Russian constellation “Condor-FKA” with S-band single-antenna synthetic aperture radar onboard two satellites, is considered. The constellation is planned to be launched in 2019-2020 to conduct observations from close orbits with 10-15 minutes - 1 day repeat interval. Among the preferences of the interferometric observations scheme planned are potentially lower temporal decorrelation, lower impact of atmospheric turbulence and slow dynamics of scattering surfaces. SAR operation in S-band is also preferred because of lower temporal decorrelation compared with X and C bands. Finally, in addition to a significant simplification of the constellation control during SAR surveys, in this scheme of observations there is no need for simultaneous data downlink from satellites. An implementation of plans of creation such an original orbital constellation promises the solution of the Earth remote sensing tasks at a qualitatively new level.

Для цитирования

Захаров А.И., Костюк Е.А., Денисов П.В., Бадак Л.А. Космическая радиолокационная интерферометрическая съемка Земли и её перспективы в рамках проекта "КОНДОР-ФКА" // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.1.2

Литература

  1. Rosen P.A., et al. Synthetic aperture radar interferometry. // Proceedings of IEEE, 2000, Vol. 3, pp. 333-381.
  2. Bamler R., Hartl P. Synthetic aperture radar interferometry. // Inverse Problems, 1998, Vol. 14, pp. 1-54.
  3. Graham, L.C. Synthetic Interferometer Radar for Topographic Mapping. // Proceedings of IEEE, 1974, Vol.62, No 6, pp. 763-768.
  4. Mukul M., Srivastava V., Mukul M. Analysis of the accuracy of Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) height models using International Global Navigation Satellite System Service (IGS) Network. // Journal of Earth System Science, 2015, Vol. 124, No. 6, pp. 1343-1357.
  5. Gonzalez J.H., Bachmann M., Krieger G., Fiedler H. Development of the TanDEM-X Calibration Concept: Analysis of Systematic Errors. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2010, Vol. 48, Issue 2, pp. 716-726.
  6. Zebker H.A., Villasenor J. Decorrelation in interferometric radar echoes. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1992, Vol. 30, No. 5. pp. 950-959.
  7. Захаров А.И., Захарова Л.Н., Леонов В.М., Сорочинский М.В. Влияние радиотехнических шумов аппаратуры РСА на точность измерения рельефа методами радарной интерферометрии. // Космонавтика и Ракетостроение, 2016, № 6, с. 132-139.
  8. Захаров А.И., Захарова Л.Н., Леонов В.М. Требования к навигационному обеспечению космического интерферометрического РСА для построения высокоточных цифровых моделей рельефа. // Космонавтика и ракетостроение, 2015, № 6, С. 71-76.
  9. COSMO-SkyMed (Constellation of 4 SAR Satellites) [электронный ресурс]. По материалам, предоставленным Herbert J. Kramer. Сайт «Earth Observation Portal». Дата обращения 27.12.2018. URL: https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/c-missions/cosmo-skymed.
  10. Денисов П.В., Захаров A.И., Мартьянов А.С., Трошко К.А. Исследование интерферометрической когерентности в зависимости от интервала между радарными съёмками на примере данных X диапазона. // VIII Всероссийские Армандовские чтения [Электронный ресурс]: Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн // Материалы Всероссийской научной конференции. - Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2018. С. 246-251. ISSN 2304-0297 (CD-ROM)
  11. Guarnieri A.M., Prati C., ERS-Envisat combination for interferometry and super-resolution. // Proceedings of ERS-Envisat Symposium, Gothenburg, Sweden, Oct. 16-20, 2000.
  12. Santoro M., Askne J.I.H., Wegmuller U., Werner C.L., Observations, Modeling, and Applications of ERS-ENVISAT Coherence Over Land Surfaces. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2010, Vol. 48, Issue 2, pp. 716-726.
  13. Костюк Е.А., Денисов П.В., Бадак Л.А., Захаров А.И. Возможности космической радиолокационной интерферометрии и ее перспективы в России // Дистанционное зондирование Земли из космоса в России, 2019, №1, в печати.