ВАЖНЕЙШИЕ научныЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

по проблеме «Распространение радиоволн»,

рекомендуемые в отчет о деятельности

Российской академии наук в 2010 году

 

1. Теоретически обоснован  и апробирован по экспериментальным данным спутниковых миссий «GPS/CHAMP», «GPS/FORMOSAT-3», «GPS/MET», «МИР/GEO» и «Венера 15,16» метод глобального мониторинга атмосфер Земли и планет, основанный на выявленной связи между интенсивностью и производными по времени фазы прошедших через исследуемую среду зондирующих радиосигналов. Метод позволил впервые определять высоту, наклон и горизонтальное смещение атмосферных и ионосферных слоев, раздельно измерять параметры слоистых и турбулентных структур, а также существенно (примерно на порядок, до уровня 0,1 дб)  повысил точность  измерений интегрального поглощения радиоволн при радиозондировании на трассах спутник-спутник, что важно  для определения влагосодержания и концентрации малых газовых составляющих  в атмосферах Земли и планет (ФИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, GFZ-Potsdam, Germany CSRSR NCU, Taiwan).

Аннотация

В результате анализа голограмм, зарегистрированных в экспериментах радиопросвечивания атмосферы и ионосферы Земли и Венеры, осуществленных в ходе спутниковых миссий  «GPS/CHAMP», «GPS/FORMOSAT-3», «GPS/MET», «МИР/GEO» и «Венера 15,16», установлена однозначная связь между интенсивностью и производными по времени фазы прошедших через исследуемую среду зондирующих радиоволн. На основе выявленной связи разработана технология глобального мониторинга, повышающая точность измерения характеристик атмосфер Земли и планет, апробированная при измерениях интегрального поглощения, высоты и наклона  слоев в экспериментах  радиопросвечивания на околоземных спутниковых трассах и на радиолинии «искусственный спутник Венеры – наземный пункт» в дециметровом и сантиметровом диапазоне радиоволн. Из измерений производной по времени доплеровского смещения частоты прошедших через исследуемую среду радиоволн осуществляются высокоточные измерения рефракционного ослабления, что позволяет исключить его влияние при определении интегрального поглощения. Это значительно уменьшает погрешность измерений интегрального поглощения при одночастотном или многочастотном зондировании. Развитый метод мониторинга имеет важное значение для увеличения точности при определении высоты, наклона и положения слоистых образований, параметров турбулентных структур, а также при измерениях влагосодержа-ния и концентрации малых газовых составляющих  в атмосферах Земли и планет.

 

2. Предложен способ формирования изображения суб-дифракцион-ного разрешения в приборах радиовидения (ПРВ) коротковолнового миллиметрового и терагерцового диапазонов, включая астрономические телескопы. Способ основан на круговом сканировании изображения с помощью двухмерной матрицы приемных элементов в составе ПРВ с относительным круговым перемещением матрицы и изображения, с вращением или без него, в их общей плоскости с небольшим эксцентриситетом между их центрами. Проведено компьютерное моделирование предложенного способа. Показано, что он позволяет повысить разрешение до десяти раз и более по сравнению со случаем дифракционного ограничения. Метод ориентирован на применение на астрономических телескопах и в приборах радиовидения для систем безопасности и медицинской диагностики (ИРЭ им В.А.Котельникова РАН).

Аннотация

Механизм работы устройства основан на круговом сканировании изображения в поле зрения прибора радиовидения (ПРВ) с помощью двухмерной матрицы приемных элементов в составе ПРВ с относительным круговым перемещением матрицы и изображения, с вращением или без него, в их общей плоскости с небольшим оптимальным эксцентриситетом между их центрами. Результатом сканирования являются сигналы, регистрируемые детекторами матрицы, каждый из которых пропорционален интегралу от произведения двух функций: распределения поля изображения наблюдаемого объекта, принятого ПРВ, и оптической (квазиоптической) передаточной функции, относящейся к каждому детектору. Вторая функция учитывает весь ход пучков принимаемого излучения от входа ПРВ до каждого детектора, включая влияние дифракции и аберраций, а также взаимное круговое сканирование. Принятое изображение находится путем решения обратной некорректно поставленной задачи, заданной системой интегральных уравнений, описанных выше. Проведено компьютерное моделирование предложенного способа. Показано, что он позволяет повысить разрешение до десяти раз и более по сравнению со случаем дифракционного ограничения. Метод ориентирован на применение на астрономических телескопах, включая космические, и в приборах радиовидения для систем безопасности и медицинской диагностики. На устройство формирования изображения по описанному способу получен российский патент на изобретение № 2398253, дата регистрации – 27 августа 2010 г. Авторы патента А.Н.Выставкин, А.В.Пестряков, С.Е.Банков, В.М.Чеботарев.

 

 

Председатель Научного совета РАН

по распространению радиоволн

д.ф.-м.н., профессор                                                                                      Д.С.Лукин