Радиолокационные методы и средства получения информации о состоянии морской поверхности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, доктор технических наук Ушаков, Иван Елисеевич

• Ушаков, Иван Елисеевич
• доктор технических наук
• 2001

Оглавление диссертации доктор технических наук Ушаков, Иван Елисеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОВЕРХНОСТНОМ ВОЛНЕНИИ.

1.1. Описание случайного поля поверхностного волнения.

1.2. Двухмасштабная модель взволнованной морской поверхности.

1.3. Основные параметры поверхностного волнения.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2. РАССЕЯНИЕ РАДИОВОЛН ВЗВОЛНОВАННОЙ МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

2.1. Рассеяние радиоволн на двухмасштабной модели морской поверхности.

2.1.1. Общие закономерности обратного рассеяния радиоволн морской поверхностью.

2.1.2. Резонансная характеристика рассеяния.

2.1.3. Спектр рассеянного радиоизлучения.

2.2. Экспериментальные исследования закономерностей рассеяния радиоволн взволнованной водной поверхностью в бассейнах

2.2.1. Экспериментальные исследования при наклонном облучении.

2.3.2. Исследование особенностей отражения радиоволн при визировании, близком к вертикальному.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТНОГО ВОЛНЕНИЯ.

3.1. Краткий обзор радиолокационных способов и средств измерений характеристик поверхностного волнения.

3.2. Исследование способов измерений характеристик морского волнения.

3.2.1. Измерение высоты волн.

3.2.2. Измерение уклона взволнованной поверхности.

3.2.3. Измерение генерального направления распространения волн.

3.2.4. Измерение коэффициента анизотропности волнения.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТНОГО ВОЛНЕНИЯ.

4.1. Общие сведения.

4.2. Структурная схема волноизмерительной системы.

4.3. Условия проведения исследований.

4.4. Методика исследований. Обобщенный алгоритм обработки экспериментальных данных.

4.5. Учет качки судна при формировании массива средних частот флуктуаций огибающей отраженных импульсов.

4.6. Измерение средней высоты волн.

4.6.1. Алгоритм обработки результатов измерений.

4.6.2. Результаты измерений средней высоты волн.

4.7. Измерение среднего уклона взволнованной поверхности.

4.7.1. Алгоритм обработки результатов измерений.

4.7.2. Результаты измерений среднего уклона взволнованной поверхности.

4.8. Измерение средней длины и среднего периода волн.

4.8.1. Алгоритм обработки результатов измерений.

4.8.2. Результаты измерений.

4.9. Измерение генерального направления распространения волн и коэффициента анизотропности волнения.

4.9.1. Алгоритм обработки результатов измерений.

4.9.2. Результаты измерений.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 5. ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ВОЛНОМЕРОВ.

5.1. Некоторые варианты построения радиолокационных волномеров

5.1.1. Доплеровские радиолокационные волномеры для измерения отдельных элементов волн.

5.1.2. Доплеровские радиолокационные волномеры для исследования отдельных систем волн.

5.1.3. Амплитудные радиолокационные волномеры.

5.1.4. Радиолокационные волномеры для измерения среднего уклона взволнованной водной поверхности.

5.2. Вопросы метрологического обеспечения измерений поверхностного волнения.

5.2.1. Общие проблемы метрологического обеспечения гидрофизических исследований Мирового океана.

5.2.2. Особенности метрологического обеспечения средств измерений поверхностного волнения.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 6. РАДИОЛОКАЦИЯ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТНОГО ВОЛНЕНИЯ.

6.1. Образование неоднородностей поверхностного волнения.

6.2. Радиолокация неоднородностей поверхностного волнения, обусловленных загрязнением моря нефтепродуктами.

6.2.1. Краткие сведения о загрязнении водной среды нефтепродуктами.

6.2.2. Факторы, определяющие состояние нефти после разлива в море.

6.2.3. Гашение волн поверхностно-активными пленками.

6.2.4. Радиолокационный контраст нефтяных загрязнений морской поверхности.

6.3. Экспериментальные исследования особенностей радиолокационного обнаружения неоднородностей поверхностного волнения в виде сликов.

6.3.1. Результаты исследований при наклонном облучении водной поверхности.

6.3.2. Результаты исследований при зондировании под малыми углами падения.

6.3.3. Селекция районов загрязнения моря нефтепродуктами.

6.4. Концепция создания системы обнаружения, отображения и документирования информации о загрязнении моря нефтепродуктами.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 7. РАДИОЛОКАЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ.

7.1. Обнаружение гидроакустических сигналов в радиолокационных отражениях от морской поверхности

7.1.1. Основные положения и соотношения.

7.1.2. Экспериментальные исследования влияния условий наблюдения.

7.1.3. Оценка предельной глубины погружения гидроакустического источника.

7.1.4. Оценка предельной высоты расположения РЛС над водной поверхностью.

7.1.5. Радиолокационный виброметр. Оценка метрологических характеристик.

7.2. Обнаружение гидроакустических сигналов в радиолокационных отражениях от акустической дифракционной решетки.

7.2.1. Основные положения.

7.2.2. Экспериментальные исследования.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиолокационные методы и средства получения информации о состоянии морской поверхности»

В настоящее время экологическая проблема стала одной из наиболее актуальных. На решение этой проблемы направлено осуществление ряда крупных программ и проектов: "Инициатива глобальных изменений", "Миссия к планете Земля", "Природа", "Экое" и др. [2, 6, 79 -82, 97]. В работах последних лет делается вывод о том, что только космические средства дистанционного зондирования обеспечивают необходимую периодичность глобальных экологических наблюдений [4-7, 9, 18, 55,56, 63, 77- 82, 111, 115, 125-127,188].

Особенно большое значение дистанционные методы имеют для контроля состояния Мирового океана с его огромной площадью и высокой пространственно-временной изменчивостью гидрофизических полей. Экологический мониторинг предусматривает сбор и обработку измерительной информации. Признается перспективным применение дистанционных методов для получения оперативной информации о характеристиках поверхностного волнения, распределении загрязнения водной среды поверхностно-активными веществами (ПАВ), температуры поверхности океана, скорости ветра над морской поверхностью и поверхностных течений [7, 20, 26, 29, 38, 57, 59, 60, 74, 75, 88-90, 92, 94, 96, 97, 113,239] .

Для дистанционного контроля состояния морской поверхности используются оптические и радиолокационные средства. Оптические средства позволяют получить более подробную информацию об исследуемом объекте, основным преимуществом радиолокационных средств является их всепогодность и возможность получения информации в любое время суток при широкой полосе обзора (десятки километров -с авиационных и сотни километров - с космических носителей). Исследования, выполненные как в нашей стране, так и за рубежом, с использованием аэрокосмических носителей показали перспективность применения радиолокационных средств мониторинга Мирового океана [6, 9,55, 56, 77-79, 97, 111, 115, 126, 180-182, 188].

Одно из самых важных явлений на границе раздела «вода - воздух» - поверхностное волнение. Измерение характеристик поверхностных волн имеет большое практическое значение при составлении гидрометеорологических прогнозов, обеспечении безопасности судоходства, проведении мореходных испытаний кораблей и аварийно-спасательных работ, поиске и добыче полезных ископаемых на шельфе и в открытом море, а также для решения целого ряда экологических задач:

• прогнозирование динамики распространения загрязнения водной среды,

• ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций,

• обмен и взаимодействие между океаном и атмосферой.

Радиолокационные методы измерения поверхностного волнения основаны на связи характеристик радиосигналов, отраженных от моря, с параметрами поверхностных волн.

Важным направлением практического использования радиолокационных методов является исследование загрязнения водной поверхности ПАВ, в первую очередь нефтепродуктами [31, 35, 60, 66, 87, 90, 109, 117, 118, 143, 148, 163, 175, 191, 192]. Они позволяют контролировать распространение загрязнения при нефтяных разливах в случаях аварий, оперативно обнаруживать запрещенные сбросы нефтепродуктов. Радиолокационные методы обнаружения нефтяных загрязнения морской поверхности основаны на изменении структуры поверхностного волнения - образовании его аномалий (участков с пониженной плотностью высокочастотных составляющих волнения, называемых сликами) при воздействии ПАВ, что приводит к изменению характеристик отраженных морем радиосигналов сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона.

В общей проблеме сбора измерительной информации о состоянии Мирового океана важной задачей является передача информации с придонных и погруженных станций через границу раздела "вода-воздух" в воздушное пространство. Основная трудность здесь связана с отсутствием одного вида носителя информации, способного без значительного затухания распространяться как в воздушном пространстве, так и в морской воде. Например, акустические волны, хорошо распространяясь в плотной среде, испытывают значительные потери при переходе границы раздела и затем быстро затухают в воздухе. Электромагнитные волны, хорошо распространяясь в воздушном пространстве, быстро затухают в проводящей среде. Для осуществления такой передачи может быть использовано взаимодействие гидроакустического и электромагнитного полей на границе раздела «вода-воздух». При этом считывание передаваемой информации с поверхности моря может быть выполнено на основании анализа характеристик отраженных радиоволн СВЧ диапазона [140, 141, 161, 165, 195]. Для этих целей может быть также использовано резонансное радиолокационное отражение от акустической дифракционной решетки [8, 104]. Указанные взаимодействия гидроакустического и электромагнитного полей представляют также интерес для использования их в интересах контроля гидроакустических возмущений, возникающих, например, при сдвигах слоев океанского дна, подводных извержениях вулканов.

Изучение процесса рассеяния радиоволн взволнованной морской поверхностью и практического приложения его к исследованиям поверхности океана было начато в 50-х годах [24, 62, 127, 185]. Сформировалось новое научное направление - радиолокационное зондирование морской поверхности. Дальнейшие исследования позволили сформулировать общие положения теории рассеяния радиоволн поверхностью моря [17, 34, 55, 59, 92, 102, 138, 164, 184, 199 - 201], удовлетворительно объясняющие большинство экспериментальных результатов.

Однако, ряд особенностей процесса обратного рассеяния радиоволн СВЧ диапазона, существенных для решения проблем радиолокационного зондирования морской поверхности, таких как резонансный механизм рассеяния и формирование спектра доплеровских частот при слабом волнении, исследованы еще недостаточно. Именно отсутствие адекватной модели рассеяния радиоволн сложной взволнованной поверхностью океана является одним из основных факторов, сдерживающих развитие и широкое применение радиолокационных средств мониторинга Мирового океана [108, 131, 180, 187].

Создание средств измерений предполагает детальную метрологическую проработку реализуемых в них методов измерений. Однако вопросы метрологического обеспечения радиолокационных средств измерений параметров морского волнения проработаны недостаточно.

Целью работы является разработка теоретических положений, совокупность которых обеспечивает переход к практическому применению радиолокационных методов и средств получения количественной информации о состоянии морской поверхности.

В соответствии с поставленной целью автором проведены исследования и приведены в диссертационной работе результаты по следующим разделам:

1. исследование особенностей и уточнение модели рассеяния радиоволн СВЧ диапазона взволнованной морской поверхностью;

2. получение и уточнение, на основании результатов исследований по первому разделу, уравнений измерений параметров поверхностного волнения по характеристикам радиоизлучения СВЧ диапазона, рассеянного взволнованной водной поверхностью;

3. метрологический анализ методов измерений параметров поверхностного волнения, основанных на указанных выше уравнениях, определение диапазонов и оценка погрешностей измерений;

4. исследование влияния ПАВ на параметры поверхностного волнения и на характеристики радиосигналов, отраженных от поверхности моря;

5. исследование взаимодействия гидроакустического и электромагнитного полей на границе раздела «вода-воздух» и оценка возможности использования этого явления для радиолокационного обнаружения гидроакустических возмущений и для передачи информации через границу раздела в натурных условиях.

Отсутствие точного решения задачи рассеяния радиоволн взволнованной морской поверхностью предопределяет необходимость использования при изучении перечисленных выше вопросов сочетания теоретического и экспериментального методов исследований с целью практической проверки правильности выводов и положений теории. Исследование тонких эффектов требует проведения экспериментов в строго контролируемых лабораторных условиях. Для окончательной проверки и отработки радиолокационных методов и средств контроля состояния Мирового океана необходимо проведение исследований в натурных морских условиях.

Диссертационная работа содержит результаты исследований, выполненных автором, и состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Ушаков, Иван Елисеевич

ВЫВОДЫ

1. Показана возможность обнаружения вибраций взволнованной водной поверхности по фазовой модуляции отраженного радиоизлучения СВЧ диапазона в натурных условиях. Это открывает перспективы применения радиолокационных средств для изучения и контроля гидроакустических возмущений, в том числе создаваемых, например, при подводных землетрясениях и извержениях вулканов.

2. Предложено использовать метод неконтактной виброметрии взволнованной морской поверхности для передачи информации через границу раздела "вода-воздух". Оценки, полученные на основании экспериментальных исследований в лабораторных условиях, позволяют сделать вывод о возможности передачи информации при глубине погружения источника, составляющей несколько сотен метров, и при высоте полета летательного аппарата несколько километров при современном уровне развития гидроакустических и радиотехнических средств.

3. Оценены основные метрологические характеристики (пределы и точность измерений) радиолокационного виброметра. Так, например, виброметр, работающий на длине волны 3,2 см, обеспечивает измерение вибраций амплитудой от 0,2 мкм до 2,0 мм с погрешностью не более 10%.

4. Проведены экспериментальные исследования резонансного рассеяния электромагнитных волн 3-х сантиметрового диапазона на дифракционной акустической решетке. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования этого явления для радиолокационного обнаружения гидроакустических сигналов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты, полученные в каждой главе диссертационной работе, приведены в выводах в конце глав. Для оценки полученных научных результатов сгруппируем их по следующим четырем направлениям исследований: исследование особенностей и уточнение модели рассеяния радиоволн взволнованной морской поверхностью, радиолокационные методы и средства измерений характеристик поверхностного волнения, радиолокационные методы и средства контроля неоднородностей поверхностного волнения, радиолокационные методы и средства исследования гидроакустических сигналов.

1. Исследование особенностей и уточнение модели рассеяния радиоволн взволнованной морской поверхностью.

1.1. Впервые исследована резонансная характеристика рассеяния радиоволн статистически шероховатой поверхностью. С учетом зависимости дисперсии ординат поверхностных волн от их длины получены условие (2.17) резонансного рассеяния радиоволн взволнованной водной поверхностью для изотропных волн равновесного участка спектра волнения, уравнение (2.18) резонансной характеристики рассеяния, формула (2.19) для расчета ее ширины. Добротность резонансной характеристики рассеяния не зависит от условий наблюдения и для изотропного установившегося волнения составляет 1,23.

1.2. Получены формулы (2.23) и (2.26) для расчета соответственно смещения центральной частоты и расширения спектра рассеянного взволнованной водной поверхностью радиоизлучения, обусловленного конечной шириной резонансной характеристики рассеяния. Учет указанного расширения спектра позволяет объяснить имевшиеся ранее различия [91, 133, 169] между расчетными и экспериментальными значениями ширины спектра рассеянного радиоизлучения при слабом волнении.

1.3. На основании указанных выше результатов предложена новая усовершенствованная модель рассеяния радиоволн взволнованной морской поверхностью, в которой резонансная структура поверхностного волнения в отличие от используемой ранее регулярной дифракционной решетки [133] представляется в виде статистической дифракционной решетки в соответствии с характеристиками волн, участвующих в резонансном рассеянии.

Указанные в п. 1.1 условия выполняются при рассеянии радиоволн СВЧ диапазона на взволнованной морской поверхности. Предложенный в диссертационной работе подход может быть распространен и на случай анизотропного волнения, а также на двухпозиционное зондирование морской поверхности.

1.4. Экспериментальные исследования особенностей рассеяния радиоволн длиной 3,2 см, выполненные в открытом бассейне и в штормовом бассейне Морского гидрофизического института, подтвердили правомерность предложенной модели рассеяния радиоволн взволнованной водной поверхностью, а также позволили получить количественные соотношения между характеристиками отраженных сигналов и состоянием водной поверхности.

Полученные результаты следует использовать прежде всего при решении обратной задачи - разработке радиолокационных методов и средств получения количественной информации о состояния морской поверхности, а также при создании систем морской радиолокации и радиосвязи, в которых отражения от поверхности моря являются помехами.

На основании результатов проведенных автором в данном направлении исследований сформулированы следующие новые теоретические положения:

1. Впервые исследована резонансная характеристика рассеяния радиоволн СВЧ диапазона взволнованной морской поверхностью. Получены уравнение резонансной характеристики и формула для определения ее ширины.

2. Предложена новая усовершенствованная модель рассеяния радиоволн взволнованной морской поверхностью, в которой резонансная структура поверхностного волнения в отличие от используемой ранее регулярной дифракционной решетки представляется в виде статистической дифракционной решетки в соответствии с характеристиками поверхностных волн, участвующих в резонансном рассеянии.

3. Исходя из предложенной модели, получена формула для расчета расширения доплеровского спектра за счет конечной ширины резонансной характеристики рассеяния. Учет указанного расширения спектра позволил объяснить имевшееся ранее несоответствию между рассчитанными и экспериментальными значениями ширины доплеровского спектра радиоизлучения СВЧ диапазона, рассеянного морской поверхностью при слабом волнении.

2. Радиолокационные методы и средства измерений характеристик поверхностного волнения.

2.1. На основании анализа уравнений измерений средней высоты, среднего уклона, генерального направления распространения волн и коэффициента анизотропности волнения по характеристикам рассеянного морем радиоизлучения СВЧ диапазона определены пределы и оценены погрешности измерений указанных параметров поверхностного волнения.

2.1.1. При измерении высоты поверхностных волн по ширине доплеров-ского спектра необходимо учитывать расширение спектра за счет конечной ширины резонансной характеристики рассеяния. Пренебрежение этим эффектом приводит к завышению результатов измерений, относительное значение которого увеличивается при уменьшении высоты волн и при слабом волнении может превышать 100%.

2.1.2. Верхний предел диапазона измерений средней высоты поверхностных волн по средней частоте флуктуаций огибающей отраженных сигналов определяется выражением (3.18), нижний предел - формулой (3.19) при облучении в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Это обеспечивает получение информации о высоте поверхностных волн во всем представляющем практический интерес диапазоне их значений.

Относительное отклонение результата измерений средней высоты поверхностных волн при облучении вдоль гребней изменяется от ¿>Д/) для изотропного волнения до 2[5,Д/)-ьб'0(^/)] для двумерного волнения, где яД/) и (у) - относительные отклонения результатов измерений средней частоты флуктуаций огибающей и угла скольжения соответственно.

2.1.3. При облучении водной поверхности в двух взаимно перпендикулярных направлениях методическая погрешность, возникающая вследствие пульсаций скорости ветрового сноса поверхностного слоя воды, определяется выражением (3.28) и при сильном волнении в зависимости от его пространственных характеристик может достигать до (25 - 50)%. Относительное отклонение результата измерений средней высоты волн в зависимости от коэффициента анизотропности волнения находится в диапазоне (2.4) ¿>Д/).

2.1.4. Предложен способ измерения среднего уклона взволнованной поверхности в заданном азимутальном направлении по отношению средних мощностей обратного рассеяния для двух углов скольжения, не превышающих среднего уклона взволнованной поверхности, при облучении в указанном азимутальном направлении на основании уравнения измерений (3.38).

Погрешность измерений среднего уклона взволнованной поверхности связана с погрешностью измерений средних мощностей соотношением (3.42). Показано, что для уменьшения погрешности измерений необходимо брать один из углов скольжения близким к значению среднего уклона взволнованной поверхности и увеличивать различие между углами скольжения.

2.1.5. При определении генерального направления распространения волн по азимутальной зависимости средней интенсивности отраженных сигналов основной вклад в погрешность $(а) измерений генерального направления вносит погрешность 80(р) измерений среднего уровня интенсивности отражений. Получена формула (3.55), связывающая между собой указанные выше величины.

Погрешность S(ос) возрастает при увеличении S0(p) и для S0(p) = 10% составляет (15 - 26)% в зависимости от характеристик волнения и поляризации радиоизлучения.

2.1.6. Относительная погрешность измерений коэффициента анизотропности волнения по азимутальной зависимости средней частоты флуктуаций отраженных сигналов убывает от со до 4S0{f) при изменении волнения от трехмерного до двумерного.

2.2. Экспериментальные исследования способов измерений характеристик поверхностного волнения.

2.2.1. Для реализации рассмотренных выше способов измерений характеристик поверхностного волнения, разработана волноизмерительная системы на базе судовой навигационной PJ1C, методика натурных исследований возможности измерения с ее помощью характеристик волнения, обобщенный алгоритм обработки экспериментальных данных, а также алгоритмы обработки результатов измерений при определении отдельных параметров морского волнения.

2.2.2. Предложено среднюю частоту флуктуаций огибающей отраженных сигналов определять по наиболее вероятному периоду этих флуктуаций. Показано, что по сравнению с применяемым ранее способом определения средней частоты флуктуаций огибающей по числу пересечений среднего уровня предложенный способ позволяет исключить погрешность измерений, обусловленную ограничениями отраженных сигналов по амплитуде, возникающими, например, при качке судна, а также вследствие групповой структуры поверхностных волн.

2.2.3. Значения средней частоты флуктуаций огибающей отраженных сигналов, измеренные по наиболее вероятному периоду этих флуктуаций всегда получаются больше измеренных по числу пересечений огибающей среднего уровня. Разница в значениях средней частоты флуктуаций, получаемых двумя способами уменьшается при ослаблении волнения и при облучении в направлении перпендикулярном ветру, что объясняется уменьшением качки судна при этих условиях.

2.2.4. Показано, что при учете рассмотренного выше расширения допле-ровского спектра частот за счет конечной ширины резонансной характеристики рассеяния радиоволн морской поверхностью уменьшается погрешность измерений высоты поверхностных волн по средней частоте флуктуаций огибающей отраженных сигналов.

2.2.5. Анализ результатов экспериментальных исследований, проведенных при волнении моря до 4 баллов и скорости движения судна до 12 узлов, показал возможность измерения следующих характеристик поверхностного волнения:

- средней высоты волн - по средней частоте флуктуаций огибающей импульсов, отраженных морской поверхностью при облучении в двух взаимно перпендикулярных направлениях;

- среднего уклона, средней длины и среднего периода волн - по отношению средних значений мощности отраженных импульсов при двух углах скольжения;

- генерального направления распространения волн и коэффициента анизотропности волнения - по азимутальной зависимости средней частоты флуктуаций огибающей и средней мощности отраженных импульсов.

2.2.6. Исследованные диапазоны изменений, отклонения результатов контактных и неконтактных измерений, а также СКО результатов измерений отдельных характеристик поверхностных волн с помощью разработанной системы указаны в табл. 4.4.

2.3. На основании теоретических и экспериментальных исследований радиолокационных методов и средств измерений характеристик поверхностных волн разработаны:

2.3.1. Блок формирования стробирующих импульсов [156] {Патент РФ № 2018874), обеспечивающий их формирование с заданной задержкой относительно зондирующих импульсов при любых значениях времени ¿упр упреждения синхроимпульсов РЛС относительно зондирующих импульсов, что исключает необходимость измерений и контроля значений /упр и обеспечивает возможность использования волно-измерительной приставки с РЛС различных типов.

2.3.2. Многоканальное устройство для измерения характеристик морского волнения [155] (Авторское свидетельство СССР № 1276097), в котором средняя частота флуктуаций огибающей отраженных импульсов определяется по наиболее вероятному периоду этих флуктуаций. За счет этого устраняется погрешность определения средней частоты флуктуаций огибающей, обусловленная ограничениями по амплитуде отраженных сигналов в приемном тракте РЛС, а следовательно, и связанная с ней погрешность измерений высоты поверхностных волн.

Радиолокационные волномеры такого типа для измерений высоты поверхностных волн в широком диапазоне с высокой точностью должны содержать большое количество каналов. Наиболее целесообразным представляется использование таких волномеров для контроля превышения волнения определенных уровней, например, для обеспечения безопасности судоходства, при проведении работ по ликвидации последствий аварий, аварийно-спасательных, гидротехнических и других работ. В этом случае количество каналов волномера определяется количеством контролируемых уровней волнения.

2.3.3. Радиолокационные волномеры [110] {Авторское свидетельство СССР № 1602208) и [157] {Патент РФ № 2018875), в которых для измерения средней частоты флуктуаций огибающей отраженных импульсов реализуется метод дискретного (последовательного) счета. Данные волномеры, как и предыдущий, обеспечивают устранение погрешности измерений средней высоты поверхностных волн, обусловленной ограничениями сигналов по амплитуде в приемном тракте PJ1C. Достоинством этих волномеров является сравнительно небольшая (единицы процентов) погрешность при измерении средней высоты волн в широком диапазоне (0,1 . 10,0) м.

2.3.4. Доплеровский радиолокационный волномер [76] {Авторское свидетельство СССР № 1263067), позволяющий получить информацию о дисперсиях высот отдельных систем волн при одной длительности зондирующих импульсов. За счет чего время измерений сокращается в п раз {п - количество исследуемых систем волн) по сравнению с известными устройствами [55].

Однако для реализации данного волномера на базе серийных PJIC необходимо произвести некоторые конструктивные изменения в СВЧ тракте.

2.3.5. Амплитудный радиолокационный волномер [153] {Патент РФ № 2018873), позволяющий измерять среднюю высоту и генеральное направление распространения поверхностных волн как при высокой, так и при низкой разрешающей способности PJIC. Кроме того, данный волномер обеспечивает получение измерительной информации при непрерывном вращении антенны, например, при его реализации на базе судовых или береговых навигационных PJIC, работающих в штатном режиме.

Экспериментальные исследования такого волномера, проведенные с использованием судовой навигационной PJIC «Океан-М» и вол-ноизмерительной приставки, выполненной на базе АЦП, встраиваемого в ЭВМ типа IBM PC, подтвердили возможность получения информации о характеристиках поверхностного волнения при непрерывном вращении антенны РЛС. Относительное среднее квадратическое отклонение результатов измерений средней высоты поверхностных волн не превышает 10%, а максимальное отклонение между измеренными значениями генерального направления распространения волн и направлением ветра не превышает 20 градусов.

2.3.6. Способ измерения среднего уклона взволнованной водной поверхности при наклонном облучении и устройство для его реализации [73] {Авторское свидетельство СССР № 1349517), обеспечивающее получение информации о среднем уклоне по отношению средних мощностей сигналов, отраженных взволнованной водной поверхностью при двух углах скольжения, исходя из соотношения (3.38).

2.4. На основании анализа особенностей и современного состояния метрологического обеспечения измерений характеристик поверхностных волн разработана поверочная схема для средств измерений высот волновых колебаний водной поверхности в диапазоне (0,1 . 10,0) м.

В диссертационной работе исследованы способы измерений характеристик поверхностного волнения с ориентацией на их реализацию с использованием штатных широко применяемых в настоящее время навигационных РЛС. Полученные результаты следует использовать в первую очередь при создании средств измерений характеристик поверхностного волнения на база РЛС указанного класса. Однако они могут быть использованы при реализации волномеров на базе РЛС других видов, а также при создании специализированных радиолокационных волномеров.

В области создания радиолокационных средств измерений характеристик поверхностного волнения следует обратить внимание на решение важной и актуальной проблемы метрологического обеспечения волноизмери-тельной техники.

На основании результатов проведенных автором в данном направлении исследований сформулированы следующие новые теоретические положения'.

1. Учет расширения доплеровского спектра за счет конечной ширины резонансной характеристики рассеяния позволил повысить точности радиолокационных измерений высоты поверхностных волн. Получены соотношения, свидетельствующие о том, что пренебрежение этим эффектом приводит к появлению систематической погрешности, значение которой увеличивается при уменьшении высоты волн и при слабом волнении может превышать 100%.

2. Впервые проведена метрологическая проработка радиолокационных методов измерений параметров поверхностного волнения. На основании анализа уравнений измерений средней высоты, среднего уклона, генерального направления распространения волн и коэффициента анизотропности волнения по характеристикам рассеянного морем радиоизлучения определены диапазоны и оценены погрешности радиолокационных измерений указанных параметров поверхностного волнения. Разработана поверочная схема для средств измерений волновых колебаний водной поверхности.

3. Радиолокационные методы и средства контроля неоднородностей поверхностного волнения.

3.1. Получены формула (6.9), позволяющая рассчитать изменение высоты поверхностных волн при воздействии на них поверхностно-активной пленки, и формула (6.13) для расчета радиолокационного контраста образующихся при этом сликов. Показано, что наибольшему гашению поверхностно-активными пленками подвержены короткие капиллярные волны. Рассчитанные значения радиолокационного контраста хорошо согласуются с результатами экспериментальных исследований в натурных условиях [32].

3.2. Контраст сликов, определяемый по средней мощности рассеянного радиоизлучения, при наклонном облучении увеличивается при уменьшении длины радиоволны и для сликов, образованных при воздействии нефтяной пленки, составляет (20-30) дБ при Л=(2-3) см. Следовательно, для обнаружения неоднородностей морского волнения, вызванных загрязнением моря поверхностно-активными веществами, целесообразно использовать радиоволны высокочастотной части сантиметрового или миллиметрового диапазона.

3.3. Экспериментальные исследования особенностей радиолокационного обнаружения сликов при наклонном облучении водной поверхности показали, что для длины радиоволны равной 3,2 еж и угла скольжения 45° контраст КА спектральных составляющих доплеровского спектра на частотах ниже средней доплеровской частоты не превышает контраста Кр средних мощностей, в то время как на частотах примерно в (2-3) раза выше средней доплеровской частоты Ка больше Кр на (2,5 -11,5) дБ. Для исследования слабоконтрастных аномалий по морской поверхности целесообразно использовать контраст на частотах, превышающих среднюю доплеровскую частоту. Об интенсивности возмущений водной поверхности, приводящих к образованию слика, можно судить по распределению Ка в спектре доплеровских частот. На основании этих исследований предложен способ обнаружения сликов на водной поверхности [149] (Авторское свидетельство СССР №296380) по контрасту спектральных составляющих в высокочастотной части доплеровского спектра, обеспечивающий повышение радиолокационной заметности сликов.

3.4. При вертикальном облучении водной поверхности сглаживания высокочастотных составляющих в спектре ветрового волнения приводит к увеличению интенсивности отражений приблизительно на 1 дБ для скорости ветра (3-12) м/с, при углах падения (9-14)° интенсивность отражений от елика становится меньше, чем от однородного волнения. При 0 = 30° затухание мелкоструктурных составляющих поверхностного волнения приводит к смещению максимума закона распределения в сторону меньших сигналов и к увеличению корреляции огибающей отраженных импульсов для т > 0,2 с.

3.5. Селекцию участков водной поверхности, покрытых поверхностно-активной пленкой можно осуществить при использовании радиоволн миллиметрового диапазона путем определения средней частоты доплеровского спектра, которая для радиоволн длиной 0,8 см и угла скольжения 45° составляет приблизительно 33,0 Гц при отражении от загрязненной поверхности и 54,8 Гц при отражении от с ликов иного происхождения и от однородного волнения.

3.6. Предложена концепция создания системы обнаружения, отображения и документирования информации о загрязнении поверхности моря нефтепродуктами.

Полученные в диссертационной работе результаты необходимо учитывать при создании систем оперативного обнаружения и контроля загрязнения морской поверхности нефтью и нефтепродуктами. Они могут быть также использованы при разработке технических средств исследования сликов, обусловленных другими причинами (внутренними волнами, поверхностными течениями, кильватерными следами и др.).

На основании результатов проведенных автором в данном направлении исследований сформулированы следующие новые теоретические положения:

1. Впервые получена теоретическая формула для количественной оценки изменения высоты поверхностных волн при воздействии ПАВ. Рассчитанные с учетом полученной формулы значения радиолокационного контраста неоднородностей поверхностного волнения (сликов), обусловленных загрязнением морской поверхности ПАВ, хорошо согласуются с экспериментальными данными.

2. При наклонном зондировании сликов значения контраста спектральных составляющих в высокочастотной части доплеровского спектра рассеянного морской поверхностью в обратном направлении радиоизлучения с длиной волны около 3 см существенно превышают значение контраста средней мощности. Это объясняется конечной шириной резонансной характеристики рассеяния в соответствии с предложенной моделью рассеяния радиоволн взволнованной морской поверхностью.

4. Радиолокационные методы и средства исследования гидроакустических сигналов.

4.1. Показана возможность обнаружения вибраций взволнованной водной поверхности по фазовой модуляции отраженного радиоизлучения СВЧ диапазона. Это открывает перспективы применения радиолокационных средств для изучения и контроля гидроакустических возмущений, возникающих, например, при сдвигах слоев океанского дна, подводных извержениях вулканов и т.п.

4.2. Предложено использовать метод неконтактной виброметрии взволнованной морской поверхности для передачи информации через границу раздела "вода-воздух". Оценки, полученные на основании экспериментальных исследований в лабораторных условиях, позволяют сделать вывод о возможности передачи информации при глубине погружения источника, составляющей несколько сотен метров, и при высоте полета летательного аппарата несколько километров при современном уровне развития гидроакустических и радиотехнических средств.

4.3. Оценены основные метрологические характеристики (пределы и точность измерений) радиолокационного виброметра. Так, например, виброметр, работающий на длине волны 3,2 см, обеспечивает измерение вибраций амплитудой от 0,2 мкм до 2,0 мм с погрешностью не более 10%.

4.4. Проведены экспериментальные исследования резонансного рассеяния электромагнитных волн 3-х сантиметрового диапазона на дифракционной акустической решетке. Полученные результаты свидетельствуют о реальной возможности дистанционной регистрации сигналов гидроакустического источника с использованием резонансного механизма считывания в натурных условиях.

Полученные в диссертационной работе результаты могут быть использованы при создании систем передачи информации через границу раздела «вода-воздух», а также при разработке радиолокационных систем контроля гидроакустических возмущений, возникающих, например, при сдвигах слоев океанского дна, подводных извержениях вулканов и т.п.

На основании результатов проведенных автором в данном направлении исследований сформулировано следующее новые теоретические положение'.

Впервые обоснована возможность обнаружения гидроакустических возмущений и передачи информации через границу раздела "вода-воздух" в натурных условиях на основании использования фазовой модуляции радиоволн СВЧ диапазона, отраженных взволнованной водной поверхно

212 стью, вибрирующей под воздействием сигналов гидроакустического ис точника.

Материалы, вошедшие в диссертационную работу, докладывались и обсуждались на многих конференциях, симпозиумах и семинарах, в том числе и международного уровня [118, 158, 175, 192, 194, 195]. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в монографии [164], а также в 52 печатных работах, в том числе 29 статей, из которых 16 опубликованы в центральных изданиях. Новизна и полезность полученных результатов подтверждены пятью авторскими свидетельствами и тремя патентами на изобретения.

Научные результаты диссертационной работы и предложенные в ней технические решения использованы в НПО «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» в рамках ОКР "Защита-506" при создании средств измерений параметров морского волнения, в Институте экологических проблем Севера Уральского отделения РАН при разработке волноизмерительных приставок ВИП-1 и ВИП-2 к судовым навигационным PJIC, в ЗАО "Морские комплексы и системы" при разработке системы обнаружения, отображения и документирования информации о загрязнении поверхности моря нефтепродуктами на базе PJIC "Балтика-Б", в Северо-Западном государственном заочном техническом университете при выполнении научных исследований, а также в учебном процессе при проведении практических занятий, лабораторных работ и дипломного проектирования. Выполненная под руководством соискателя выпускницей СЗПИ Афанасьевой Е.О. в 1999 г. дипломная работа "Измерение степени загрязнения водной среды нефтепродуктами с помощью неконтактных средств" отмечена премией (3-е место) по результатам Всероссийского конкурса на лучшие дипломные работы по специальности "Метрология и метрологическое обеспечение" (Приказ Госстандарта России №402 от 1 октября 1999 г.).

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Ушаков, Иван Елисеевич, 2001 год

1. Абузяров З.К. Морское волнение и его прогнозирование. -JL: Гидрометеоиздат, 1981.-166 с.

2. Александров А.П., Вайндрук Э.С., Народницкий Г.Ю. Проблемы метрологического обеспечения волноизмерительных средств // Измерительная техника. 1991. № 11. С. 31-33.

3. Арманд H.A. Дистанционные методы изучения земной поверхности и атмосферы Земли в СВЧ диапазоне радиоволн // Исследование Земли из космоса. 1980. № 1. С. 95-105.

4. Арманд H.A., Башаринов А.Е., Шутко A.M. Исследование природной среды радиофизическими методами // Известия ВУЗов -Радиофизика. 1977, т. 20, № 6. С. 809-841.

5. Арманд H.A., Бобылев Л.П., Бункин Ф.В. и др. Космические исследования Земли как экологической системы и воздействие человека на эту систему (программа "Экое"). -М.: ИКИ РАН, 1993. -45 с.

6. Арманд H.A., Крапивин В.Ф., Мкртчян Ф.А. Методы обработки данных радиофизических исследований окружающей среды. -М.: Наука, 1987. -269 с.

7. Ассман В.А., Бункин Ф.В., Виноградов Е.А., Голованов В.И., Ляхов Г.А., Суязов Н.В., Шипилов К.Ф. Резонансное отражение электромагнитного излучения от бегущей решетки в двухслойной среде // Препринт ИОФ АН СССР № 113. -М., 1990. -29 с.

8. Асташкин A.A. Космические системы, аппараты и приборы для решения задач природопользования и экологического контроля // Итоги науки и техники. Серия «Исследования Земли из космоса». Т. 4. -М.: ВИНИТИ, 1991. -144с.

9. Ю.Ахтемьянов В.Р., Белокуров A.A., Пасмуров А .Я. Модели закона распределения амплитуды отраженных от морской поверхности радиолокационных сигналов // Зарубежная радиоэлектроника. 1985, № 1. С. 40-55.

10. Басович А.Я., Браво-Животовский Д.М., Кельбалиханов Б.Ф. и др. Воздействие интенсивных внутренних волн на ветровое волнение//Доклады АН СССР. 1985, т. 283, №1. С. 209-212.

11. Басс Ф.Г. Распространение радиоволн над статистически неровной поверхностью // Известия вузов Радиофизика. 1961, т. 4, № 3. С. 476-482.

12. Басс Ф.Г. К теории рассеяния коротких и средних радиоволн на морской поверхности // Сб.: Радиоокеанографические исследования морского волнения. -Киев: Изд-во АН УССР, 1962.

13. Басс Ф.Г., Бочаров В.Г. К теории рассеяния электромагнитных волн на статистически неровной поверхности // Радиотехника и электроника. 1958, № 2. С. 180-186.

14. Басс Ф.Г., Вербицкий И.Л. О частотном спектре электромагнитных волн, рассеянных статистически неровной поверхностью // Известия вузов Радиофизика. 1963, т. 6, № 2. С. 290-298.

15. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Об учете затенений при рассеянии волн на статистически неровной поверхности // Известия вузов Радиофизика. 1964, т. 7, № 1.С. 101-111.

16. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. -М.: Наука, 1972. -424с.

17. Басс Ф.Г. и др. Методы радиолокационных исследований морского волнения (радиоокеанология) // УФН. 1975, т. 116, вып. 4. С. 741-743.

18. Березин С.С., Васильев H.A., Греченевский H.H., Загородни-ков A.A. Способ определения главного направления распространения морских волн и линий их гребней // A.c. 294116 (СССР), 1971.

19. Богородский В.В., Канарейкин Д.Б., Козлов А.И. Поляризация рассеянного и собственного излучения земных покровов. -Д.: Гидрометеоиздат, 1981. -279с.

20. Богородский В.В., Шевелёва Т.Ю., Тарашкевич В.Н. Воздействие плёнки нефти на волнение водной поверхности // Доклады АН СССР. 1980, т. 255, № 1. С. 198-201.

21. Боев А.Г. О гашении поверхностных волн сильной турбулентностью // Известия АН СССР Физика атмосферы и океана. 1971, т. 7, № 1.С. 21-28.

22. Бородай И.К., Нецветаев Ю.А. Мореходность судов. -JL: Судостроение, 1982.

23. Бреховских JI.M. Дифракция волн на неровной поверхности, ч. I, И; Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1952, т. 23, № 3(9). С. 275-304.

24. Ваганов Р.Х., Гаврило В.П., Козлов А.И., Лебедев Г.А., Лог-вин Г.А. Дистанционные методы исследования морских волн. -СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. -342 с.

25. Важенин В.Г., Калмыков A.A. Об использовании радиолокатора непрерывного излучения для измерения высоты волн и уровня моря // Сб: Неконтактные методы измерения океанографических параметров. -М.: Моск. отд-е гидрометеоиздата, 1977. С. 125-128.

26. Веремеев В.И., Горбунов И.Г., Калениченко С.П, Ральников В.И. Разработка методов и средств радиолокационного мониторинга территорий и акваторий // Мониторинг, 1996, № 3(7). С. 30-32.

27. Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизме-рения. -М.: Высшая школа, 1986.

28. Галаев Ю.М., Калмыков А.И., Курекин A.C. и др. О возможности определения параметров волнения с больших высот // Сб.: Неконтактные методы измерения океанографических параметров. -М.: Моск. отд-е гидрометеоиздата, 1977. С. 24-26.

29. Галаев Ю.М., Калмыков А.И., Курекин A.C. и др. Радиолокационные обнаружения нефтяных загрязнений морской поверхности // Известия АН СССР Физика атмосферы и океана. 1977, т. 13, №4. С. 406-414.

30. Гальчук Ю.М., Соловьёв А.П. Техника научного эксперимента. -Л.: Судостроение, 1982. -256с.

31. Гарнакерьян A.A., Сосунов С.А. Радиолокация морской поверхности. -Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1978.-143 с.

32. Гинард Н., Дейли Д. Экспериментальное исследование модели радиолокационных отражений от морской поверхности // ТИИЭР, 1970, т. 58, № 4. С. 31-39.

33. Голев К.В. Расчет дальности действия радиолокационных станций. -М.: Сов. радио, 1962.

34. Гродский С.А., Кудрявцев В.Н., Иванов А.И. Наблюдение океанского волнения на Гольфстриме РСА КА «Алмаз-1» и с борта НИС «Академик Вернадский» // Исследование Земли из космоса. 1999, №2. С. 63-70.

35. Гурвич A.C., Кон А.И., Татарский В.И. Рассеяние электромагнитных волн на звуке в задачах зондирования атмосферы (обзор) // Известия вузов Радиофизика. 1987, т. 30, № 4. С. 451 --473.

36. Давидан И.Н., Лопатухин Л.И., Рожков В.А. Ветровое волнение как вероятностный гидродинамический процесс. -Л.: Гидроме-теоиздат, 1978. -287с.

37. Дворников Г.Д., Шишкин И.Ф. Методы и средства передачи размера единиц неконтактным волномерам // Сб.: Неконтактные методы измерения океанографических параметров. -М.: Моск. отд-е гидрометеоиздата, 1983. С. 59-64.

38. Динамика океана / Под ред. Ю.П. Доронина. -Л.: Гидрометеоиз-дат, 1980. -304с.

39. Добровольский Д.Д., Ланде Б.Ш., Мегрецкая И.И. Экспериментальное исследование резонансного механизма рассеяния радиоволн в опытовом бассейне // Сб.: Прикладные задачи рассеяния и дифракции радиолокационных сигналов. -Л., 1974. С. 28-31.

40. Дремлюк В.В. Об определении некоторых элементов морских волн с помощью радиолокатора // Труды ААНИИ, 1961, т. 210, вып. 1.С. 135-138.

41. Дремлюк В.В. Использование судового радиолокатора для определения элементов морского волнения // Океанология. 1969, т.9, № 4. С. 707-710.

42. Дьяков Ю.П., Есипов И.Б., Ляпин К.К. и др. Когерентное комбинационное отражение электромагнитных волн от взволнованнойграницы раздела двух сред при воздействии на нее акустического излучения // Акустический журнал. 1986, т. XXXII, вып. 3. С. 334-339.

43. Ермаков С.А., Зуйкова Э.М., Панченко А.Г. и др. Влияние поверхностных плёнок на короткие ветровые волны / Препринт № Пр-115. -Горький: ИПФ АН СССР, 1984.

44. Ещенко С.Д., Ланде Б.Ш. К вопросу о радиолокационном изображении морской поверхности // Радиотехника и электроника. 1972, т.17, № 8. С. 1590-1597.

45. Жилко Е.О., Поправко А.Ф., Шаронин В.М. Измерение волнения при помощи береговых РЛС // Сб.: Неконтактные методы измерения океанографических параметров. -М.: Моск. отд-е гидрометеоиздата, 1975. С. 91-95.

46. Жуков Л.А. Общая океанология. -Л.: Гидрометеоиздат, 1976. -270с.

47. Загородников A.A. Использование доплеровского спектра радиолокационного сигнала для измерения некоторых параметров морского волнения // Метеорология и гидрология. 1971, № 1, С. 65-72.

48. Загородников A.A. Неконтактные измерения характеристик волнения с космических носителей // Тезисы докладов 1-го съезда советских океанологов. -М., Наука, 1977, вып. 1. С. 65-72.

49. Загородников A.A. Радиолокационная съемка морского волнения с летательных аппаратов. -Л., Гидрометеоиздат, 1978. -240с.

50. Зайцев Ю.И. Спутники исследуют Мировой океан // Земля и Вселенная. 1990, № 5. С. 16-24.

51. Замараев Б.Д., Калмыков А.И., Киреев И.В. и др. Методы определения характеристик волнения радиолокационным способом // Сб.: Неконтактные методы измерения океанографических параметров. М.: Моск. отд-е гидрометеоиздата, 1975. С.7-16.

52. Зельдис В.И., Розенберг А.Д., Рускевич В.Г. Исследование флук-туационных характеристик акустических сигналов, рассеянных волнующейся водной поверхностью // Акустический журнал. 1974, т. 20, №3. С. 402-408.

53. Зубкович С.Г. Статистические характеристики радиосигналов, отраженных от земной поверхности. -М.: Сов. радио, 1968. -224с.

54. Иванов А.Ю. Нефтяные загрязнения моря на радиолокационных изображениях КА «Космос 1870» и «Алмаз-1» // Исследование Земли из космоса. 1997, № 6. С. 73-86.

55. Информационно-измерительная система «Балл» // Техническое описание и инструкция по эксплуатации. -Севастополь: Севастопольский приборостроительный институт, 1983.

56. Исакович М.А. Рассеяние волн от статистически шероховатой поверхности // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1952, т.23, № 3(9). С. 305-314.

57. Исследование океана с использованием космических аппаратов: Сб. ст. / АН СССР, Ин-т океанологии. -М., 1990. -145с.

58. Калмыков А.И., Островский И.Е., Розенберг А.Д., Фукс И.М. О влиянии структуры морской поверхности на пространственные характеристики рассеянного ею радиоизлучения // Известия ВУЗов Радиофизика. 1965, т.8, № 6. С. 1117-1127.

59. Калмыков А.И., Пичугин А.П. Особенности обнаружения неод-нородностей морской поверхности радиолокационным методом // Известия АН СССР Физика атмосферы и океана. 1981, т. 17, №7. С. 754-761.

60. Калмыков А.И., Пустовойтенко В.В. Радиолокационный измеритель пространственно-временных характеристик морского волнения // Сб.: Неконтактные измерения океанологических параметров. -М.: Моск. отд-е гидрометеоиздата, 1977. С. 27-30.

61. Калмыков А.И., Розенберг А.Д., Зельдис В.И. Обратное рассеяние звуковых волн на правильной ряби // Известия вузов Радиофизика. 1967, т. 10, № 6. С. 789-796.

62. Калмыков А.И., Розенберг А.Д., Зельдис В.И. Обратное рассеяние звуковых и радиоволн нерегулярной рябью // Известия вузов Радиофизика. 1967, т. 10, № 6. С. 797-802.

63. Канарейкин Д.Б., Потехин A.B., Шишкин И.Ф. Морская поляри-метрия. -Л.: Судостроение, 1968. -328 с.

64. Каплина М.С., Ушаков И.Е., Шишкин И.Ф. Измерение параметров морского волнения с помощью радиолокационных станций при скользящем облучении. -Обнинск, ВНИИГМИ, деп. №215гм-Д83, 1983,-5 с.

65. Каплина М.С., Ушаков И.Е., Шишкин И.Ф., Качинский С.А., Куликов А.Ф. Способ измерения уклона взволнованной водной поверхности и устройство для его реализации // A.c. 1349517 (СССР), 1987.

66. Караев В.Ю., Каневский М.Б. К вопросу о радиолокационном определении параметров морского волнения // Исследование Земли из космоса. 1999, №4. С. 14-20.

67. Караев В.Ю., Каневский М.Б., Баландина К.Н., Коттон Д. Трех-параметрический алгоритм определения скорости приповерхностного ветра по данным радиоальтиметрических измерений // Исследование Земли из космоса. 1999, № 6. С. 33-41.

68. Качинский С.А., Ушаков И.Е. Устройство для измерения характеристик поверхностного волнения//A.c. 1263067 (СССР), 1986.

69. Кондратьев К.Я. Опыт спутниковых океанографических исследований в США. I. «Seasat» // Исследование Земли из космоса. 1980, №5. С. 109-116.

70. Кондратьев К.Я. Опыт спутниковых океанографических исследований в США. II. «GEOS-3» // Исследование Земли из космоса. 1980. С. 107-111.

71. Кондратьев К.Я. Ключевые проблемы глобальной экологии // Итоги науки и техники. Серия «Теоретические и общие вопросы географии». -М.: ВИНИТИ, 1990. -454с.

72. Кондратьев К.Я. Приоритеты глобальной экологии и задачи дистанционного зондирования окружающей среды и биосферы // Исследование Земли из космоса. 1991, № 5. С. 3-9.

73. Кондратьев К.Я. Современное состояние и перспективы дистанционного зондирования. 1. Глобальная система наблюдений // Исследование Земли из космоса. 1991, № 6. С. 104-111.

74. Кондратьев К.Я., Козодаров В.В., Косолапов B.C. Проблемы изучения биосферы из космоса // Исследование Земли из космоса. 1992, №2. С. 15-23.

75. Кононкова Г.Е., Показеев К.В. Гашение энергии поверхностных волн турбулентностью // Метеорология и гидрология. 1972, № 8. С. 91-93.

76. Кононкова Г.Е., Поборчая JI.B., Показеев К.В. Изменение спектра ветровых волн на потоке воды // Известия АН СССР Физика атмосферы и океана. 1975, т. 11. С. 960-964.

77. Кононкова Г.Е., Разумов В.А., Шишкин И.Ф. Гашение ветровых волн в среде с естественной турбулентностью // Вестник МГУ -Физика, астрономия. 1973, № 4. С. 414-421.

78. Коняев К.В., Розенберг А.Д. Радиолокационное наблюдение ветровых волн в море // Известия АН СССР Физика атмосферы и океана. 1982, т. 18, № 2. С. 211-216.

79. Кормак Д. Борьба с загрязнениями моря нефтью и химическими веществами / Пер. с англ. -М., Транспорт, 1989. -365 с.

80. Красовский Г.Я. Аэрокосмический мониторинг поверхностных вод. -СПб.: ВНИИКАМ, 1992. -239 с.

81. Кравцов Ю.А., Кузьмин A.B., Лаврова О.Ю. и др. Поляризационные особенности радиолокационных изображений следов внутренних волн на поверхности океана // Исследование Земди из космоса. 1997, № 6. С. 43-55.

82. Красовский Г.Я., Позняк В.А., Цымбал В.И. Применение аэрокосмической информации при организации мониторинга загрязнения морей // Концептуальные, критериальные и методологические основы охраны вод. -Харьков, 1989. С. 110-120.

83. Красюк Н.П., Ланде Б.Ш., Мегрецкая И.И. О влиянии разрешающей способности РЛС на ширину спектра микроволнового сигнала, рассеянного морской поверхностью // Радиотехника и электроника. 1972, т. 17, № 10. С. 2182-2184.

84. Красюк Н.П., Розенберг В.И. Корабельная радиолокация и метеорология. -Л.: Судостроение, 1970. -328 с.

85. Крылов Ю.М. Спектральные методы исследования и. расчета ветровых волн. -Л.: Гидрометеоиздат, 1966. -256 с.

86. Кудрявцев В.Р., Малиновский В.В., Родин A.B. Проявление температурных фронтов в радиолокационных изображениях океана // Исследование Земли из космоса. 1999, № 6. С. 16-26.

87. Курьянов Б.Ф. Рассеяние звука на шероховатой поверхности с двумя типами неровностей // Акустический журнал. 1962, т. 8, № 3. С. 325-333.

88. Кутузов В.М. Совместная обработка информации в радиолокационных системах мониторинга на основе многодиапазонных комплексов // Мониторинг. 1996, № 4 (8). С. 13-14.

89. Лаппо С.С., Арманд H.A., Волков A.M. и др. О концепции развития космической океанологии в России на 1996-2015 гг. // Исследование Земли из космоса. 1997. № 2. С. 70-80.

90. Лаврова О.Ю., Розенберг А.Д. Измерение флуктуационных характеристик радиолокационного сигнала, рассеянного морской поверхностью // Известия АН СССР Физика атмосферы и океана. 1989, т. 25, № 10. С. 1099-1107.

91. Лобыцын В.В., Ломоносов Ю.И., Переслегин C.B. Контрасно-фоновая чувствительность панорамных радио- и гидролокационных систем // Океанология. 1986, т. 26, № 3. С. 521-527.

92. Ляпин К.К., Полянский В.А., Шишкин И.Ф. Селекция целей на фоне отражений от морской поверхности // Радиотехника. 1974, т. 29, № 2. С. 76-77.

93. Ляпин К.К., Шишкин И.Ф. К вопросу о рассеянии радиоволн морской поверхностью // Радиотехника. 1974, т.29, № 12. С. 3439.

94. Лысанов Ю.П. К оценке интервалов временной и пространственной корреляции морского волнения // Океанология. 1975, т. 15, №3. С. 405-408.

95. Ляхов Г.А., Суязов Н.В., Ушаков И.Е., Шишкин И.Ф. Дистанционная регистрация гидроакустического сигнала с помощью резонансного объемного рассеяния СВЧ излучения трехсантиметрового диапазона // Письма в ЖТФ. 1994, т. 20, вып. 16. С. 44-48.

96. Малиновский В.В., Розенберг А.Д. Корабельные измерения модуляционных характеристик радиолокационных сигналов,рассеянных морем на волне 3,2 см // Морской гидрофизический журнал. 1990, № 4. С. 50-58.

97. Матушевский Г.В. Наклоны взволнованной поверхности и их связь с орбитальными скоростями и другими характеристиками ветрового волнения // Известия АН СССР Физика атмосферы и океана. 1973, т.9, № 8. С. 863-871.

98. Матушевский Г.В. О некоторых важных вопросах измерения волн неконтактными методами // Сб.: Неконтактные методы измерения океанографических параметров. -М.: Моск. отд-е гид-рометеоиздата, 1977. С. 96-99.

99. Матушевский Г.В. Современные методы измерения ветровых волн / Гидрометеорология. Серия «Океанология». Обзорная информация. -Обнинск, ВНИИГМИ-МЦЦ, 1982, вып.1. -30 с.

100. Медякова Э.И., Ушаков И.Е. Устройство для измерения характеристик морского волнения //A.c. 1602208 (СССР), 1990.

101. Методические указания по комплексному использованию спутниковой информации для изучения морей / Под ред. С.В.Викторова. -JL: Гидрометеоиздат, 1990. 200 с.

102. Морская радиолокация / Под. ред. В.И.Винокурова. -JL, Судостроение, 1986. -256 с.

103. Мур Р.К., Фэн А.К. Радиолокационное определение параметров ветра над морем // ТИИЭР. 1979, т.67, № 11. С. 40-63.

104. Мясников Л.Л., Мясникова E.H., Щучинский Я.М. Новые методы измерений в подводной акустике и радиотехнике. -Л., Судостроение, 1974.

105. Небылов A.B. Измерение параметров полета вблизи морской поверхности. -СПБ: СПБГААП. 1994. -307с.

106. Нелинейная акустика. Теоретические и экспериментальные исследования / Под ред. В.А.Зверева и Л.А.Островского. -Горький: Ин-т прикладной физики АН СССР, 1980. -224 с.

107. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. -Л.: Судостроение, 1981. -264 с.

108. Павельев А.Г. О рассеянии электромагнитных волн на неровной поверхности и частотном спектре отраженного сигнала // Радиотехника и электроника. 1969, т. 14, № 11. С. 1923-1931.

109. Подводная акустика / Пер. с англ. -М.: Мир, 1970. С. 325346.

110. Показеев К.В. Воздействие поверхностно-активных веществ на поверхностные волны // Всесоюзная конф. «Проблемы стратифицированных течений, тепломассоперенос». -Канев, 1991. С. 174-175.

111. Показеев К.В., Розенберг А.Д. Лабораторные исследования гравитационно-капиллярных волн на течениях // Океанология. 1983, т. 23, №4. С. 575-583.

112. Прахов В.П. Влияние анизотропности морского волнения на спектр огибающей радиосигнала СВЧ диапазона, отраженного от моря // Труды Государственного океанографического института. 1977, вып. 136. С. 22-25.

113. Радиолокационные методы исследования Земли / Под ред. Ю.А.Мельника. -М.: Сов. радио, 1980. -264 с.

114. Радиолокация поверхности Земли из космоса / Под ред. Л.М.Митника, С.В.Викторова. -Л.: Гидрометеоиздат, 1990. -200с.

115. Радиоокеанографические исследования морского волнения / Под ред. С.Я.Брауде. -Киев, Изд-во АН УССР, 1962. -242 с.

116. Распространение ультракоротких волн / Пер. с англ.; Под ред. Б.А.Шиллерова. -М.: Сов. радио, 1954. -711 с.

117. Розенберг А.Д. Измерение морского волнения радиолокационным амплитудным методом // Океанология. 1981, т.21, № 2, С. 197-202.

118. Розенберг А.Д. Исследование морской поверхности радио- и акустическими методами. -Докторская диссертация. -М.: Ин-т океанологии АН СССР, 1980.

119. Розенберг А.Д. Измерение модуляционной передаточной функции «морская поверхность радиолокационный сигнал» на волне 3 см // Известия вузов - Радиофизика. 1990, т.ЗЗ, № 1. С. 3-11.

120. Розенберг А.Д., Островский И.Е., Калмыков А.И. Сдвиг частоты при рассеянии радиоизлучения взволнованной поверхностью моря // Известия ВУЗов Радиофизика. 1966, т. 9, № 2. С. 234240.

121. Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. -Л.: Гидрометеоиздат, 1977. -726 с.

122. Семёнов Р.Н. Некоторые экспериментальные данные о связи характеристик морской поверхности с радиоотражениями от неё при углах визирования, близких к вертикальным // Метеорология и гидрология. 1978, № 1. С. 113-115.

123. Смирнов Г.Н. Океанология. -М.: Высшая школа, 1974. -344 с.

124. Справочник по радиолокации / Под ред. М.Сколника, Пер. с англ. под общ. ред. К.Н.Трофимова. -М.: Сов. радио, т. 1, 1976. -456 с.

125. Стефаник Т. Неакустические методы обнаружения подводных лодок // В мире науки, 1988, № 5. С. 6-13.

126. Сырвачев В.А., Шишкин И.Ф., Ушаков И.Е. Дистанционный СВЧ виброметр для гидрофизических исследований // Тезисы докладов на 2 Всесоюзной конференции «Технические средства изучения и освоения океана», вып. 2, -Л., 1978. С. 170.

127. Сырвачев В.А., Шишкин И.Ф., Ушаков И.Е. Виброметрия морской поверхности // Метрология, 1979, № 2. С. 38-42.

128. Урик Р.Д. Основы гидроакустики / Пер. с англ. -Л.: Судостроение, 1978. -445 с.

129. Ушаков И.Е. Радиолокационное обнаружение районов загрязнения морской поверхности нефтепродуктами // Вопросы кораблестроения. Серия «Проектирование кораблей». 1977, № 9. С. 7981.

130. Ушаков И.Е. Экспериментальное изучение рассеяния радиоволн взволнованной водной поверхностью в лабораторных условиях. -Л.: ЦНИИ «Румб», деп. № Д-732, 1978. -12 с.

131. Ушаков И.Е. О ширине резонансной характеристики рассеяния волн статистически шероховатой поверхностью // Радиотехника и электроника. 1979, т. 24, № 9. С. 1920-1921.

132. Ушаков И.Е. Исследование метрологических характеристик радиолокационных волномеров // Сб.: Исследования в области гидрофизических измерений. -Л. :НПО«ВНИИМ им. Д.И.Менделеева». 1984. С. 50-55.

133. Ушаков И.Е. Определение погрешностей радиолокационных измерений генерального направления распространения волн // Сб.: Неконтактные методы и средства измерения океанографических параметров. -М.: Моск. отд-е гидрометеоиздата, 1986. С. 7882.

134. Ушаков И.Е. Особенности радиолокационного обнаружения сликов на водной поверхности // Сб.: Неконтактные методы и средства измерения океанографических параметров. -М.: Моск. отд-е гидрометеоиздата, 1986. С. 207-209.

135. Ушаков И.Е. Способ обнаружения сликов на водной поверхности // A.c. 296380 (СССР), 1989.

136. Ушаков И.Е. О модели резонансного рассеяния радиоволн СВЧ диапазона морской поверхностью //16 Всесоюзная конференция по распространению радиоволн. Тезисы докладов. 4.2. -Харьков, 1990. С. 266.

137. Ушаков И.Е. Измерение характеристик морского волнения при наличии амплитудных ограничений в приёмном тракте РЛС // Радиотехника. 1990, № 9. С. 21-23.

138. Ушаков И.Е. К вопросу о модели резонансного рассеяния радиоволн сверхвысокочастотного диапазона морской поверхностью // Радиотехника и электроника. 1992, т. 37, № 1. С. 169-172.

139. Ушаков И.Е. Устройство для измерения характеристик поверхностного волнения // Патент РФ № 2018873, 1994.

140. Ушаков И.Е., Евтеева JT.B., Качинский С.А., Куликов А.Ф. Измерение характеристик морского волнения с использованием судовой РЛС // Радиотехника. 1987, т. 41, № 1. С. 8-10.

141. Ушаков И.Е., Куликов А.Ф., Качинский С.А., Каплина М.С., Евтеева Л.В. Устройство для измерения характеристик морского волнения//A.c. 1276097 (СССР), 1986.

142. Ушаков И.Е., Матюшенко В.А. Устройство для измерения характеристик морского волнения//Патент РФ № 2018874, 1994.

143. Ушаков И.Е., Матюшенко В.А., Жирухин A.B. Устройство для измерения морского волнения // Патент РФ № 2018875, 1994.

144. Ушаков И.Е., Шишкин И.Ф. О спектре обратного рассеяния радиоволн морской поверхностью // Радиотехника. 1980, т. 35, № 11. С. 77-80.

145. Ушаков И.Е., Шишкин И.Ф. Исследование радиолокационных отражений от водной поверхности в бассейне // Сб.: Вопросы формирования и обработки сигналов в радиотехнических системах. -Таганрог: ТРТИ им. В.Д.Калмыкова, 1981, вып. 5. С. 32-42.

146. Ушаков И.Е., Шишкин И.Ф. Влияние нефтяной плёнки на интенсивность рассеянного морской поверхностью радиоизлучения // Сб.: Неконтактные методы измерения океанографических параметров. М.: Моск. отд-е гидрометеоиздата, 1983. С. 36-39.

147. Ушаков И.Е., Шишкин И.Ф. Радиолокационное зондирование морской поверхности. -М.: РИЦ «Татьянин день», 1997. -264 с.

148. Ушаков И.Е., Шишкин И.Ф. Радиолокационное зондирование гидроакустических возмущений морской поверхности // Письма в ЖТФ. 1999, т. 25, вып. 18. С. 68-77.

149. Файнберг E.JI. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. -М.: Изд-во АН СССР. 1961.

150. Филлипс О.М. Динамика верхнего слоя океана / Пер. с англ. под ред. Б.А.Кагана, Д.В.Чаликова. -JL: Гидрометеоиздат. 1980, -320 с.

151. Фукс И.М. К теории рассеяния радиоволн на взволнованной поверхности моря // Известия ВУЗов Радиофизика. 1966, т.9, № 5. С. 876-887.

152. Фукс И.М. О ширине спектра сигналов, рассеянных на взволнованной поверхности моря // Акустический журнал. 1974, т.20, № 3. С. 458-468.

153. Чернов Ю.М. Уточнение выражений для поля, рассеянного шероховатой поверхностью // Радиотехника. 1969, т. 24, №11.

154. Шишкин И.Ф. Селекция целей в зоне отражений от морской поверхности // Судостроение. 1975, № 4. С. 45-46.

155. Шишкин И.Ф. Трассология в акваториях // Судостроение. 1975, № 8. С. 45-48.

156. Шишкин И.Ф. Влияние формы морских волн на характеристики рассеянного излучения // Радиотехника и электроника. 1980, т. 25, №8. С. 1770-1774.

157. Шишкин И.Ф. Качество и единство измерений. -JL: СевероЗападный заочный политехнический институт, 1982. -84 с.

158. Шишкин И.Ф., Ушаков И.Е. Радиолокационный метод измерения степени загрязнения океана нефтепродуктами // Тезисы докладов на международном симпозиуме «Метрологическое обеспечение измерений для контроля окружающей среды». -JL, 1981. С. 57-58.

159. Шишкин И.Ф., Ушаков И.Е. Проблемы метрологического обеспечения гидрофизических исследований Мирового океана // Измерительная техника. 1990, № 3. С. 60-61.

160. Шишкин И.Ф., Ушаков И.Е., Каплина М.С., Сергушев Г.Ф. Теоретические основы измерения параметров морского волнения судовыми радиолокационными средствами // Судостроение за рубежом. 1982, № 12. С. 27-35.

161. Шишкин И.Ф., Ушаков И.Е., Каплина М.С., Сергушев Г.Ф. Измерение характеристик морского волнения радиолокационными средствами // Судостроение за рубежом. 1984, № 2. С. 57-69.

162. Шишкин И.Ф., Ушаков И.Е., Каплина М.С., Сергушев Г.Ф. PJIC для наблюдения за состоянием морской поверхности // Судостроение за рубежом. 1984, № 9. С. 37-50.

163. Шулейкин В.В. Физика моря. -М.: Наука, 1968. -1084 с.

164. Bass F.G., Fuks I.M., Kalmykov A.I., Ostrovsky I.E., Rosenberg A.D. // IEEE Trans, on Antennas and Propagation. Part I, II. 1968, v.AP-16, №5. P. 554-568.

165. Crombie D.D. Doppler spectrum of Echo at 13.56 Mc/s. // Nature. 1955, V.175, № 4459. P. 681-682.

166. Duncan J.R., Keller W.C., Wright J.W. Fetch and wind speed dependence of Doppler spektra // Radio Science. 1974, v.9, № 10, P. 809-819.

167. Elachi Ch., Brown W. Models of radar imaging of the ocean surface waves // IEEE Trans, of Ocean. Eng. 1977, v.OE-1, № 1. P. 84-95.

168. Kantaringi I. Effect of depth current profile on wave parameters // Coastal engineering. 1995,v.26.P. 195-206.

169. Keller W.C., Larson T.R., Wright J.W. Mean speeds of wind waves at short fetch // Radio Science. 1974, v.9, № 12. P. 1091-1100.

170. Larson T.N., Wright J.W. Wind generated gravity - capillary waves: laboratory measurements of temporal growth rates using microwave backscatter // Journal of fluid mechanics. 1975, v.70, part 3. P. 417-436.

171. Pillon R.O., Purves C.G. Radar imagery of oil sliks // IEEE Trans., 1973, AES-9, № 5. P. 630-636.

172. Shishkin I.F., Ushakov I.E. Radar method of the measuring the degree of the ocean oil product pollution // Proc. of the First Symposium of the IMEKO TC8, 9-11 September 1981. P. 354-367.

173. Tremain D.E., Angelakos D.J. Detection of Underwave Sound Sources by Microwave Radiation Reflekted from the Water Surface // Proc. IEEE. 1972, v.60, № 6. P. 741-742.

174. Weissman D.E., Johnson J.W. Dual frequency correlation radar measurements of the height statistics of ocean waves // IEEE Trans, on Antennas and Propagation. 1977, v. AP-25, № 1. P. 74-83.

175. Werner R. Alpers, Clifford L. Rufenach. Imaging ocean waves by synthetic aperture radars with long integration times // IEEE Trans, on Antennas and Propagation. 1981, v.AP-29, № 3. P. 422-428.

176. William J. Plant. Studies of backscattered sea return with a CW, dual-frequency, X-band radar // IEEE Trans, on Antennas and Propagation. 1977, v. AP-25, № 1. P. 28-36.

177. Wright J.W. Backscattering from capillary Waves with Application to Sea Clutter // Trans, on Antennas and Propagation. 1966, v. AP-14, № 6. P. 749-754.230

178. Wright J.W. A new model for Sea Clutter // IEEE Transaction on Antennas and Propagation. 1968, v. AP-16, № 2. P. 217.

179. Wright J.W., Keller W.C. Doppler spectra in Microwave Scattering from wind Waves // The physic of fluids. 1971, v. 14, № 3. P. 466474.

180. Young I.R., Verhagen L.A. The growth of effect limited waves in water of finite depth. Part I: Total energy and peak frequency. Part II: Spectral evolution // Coastal Engineering, 1996, v.29. P.47-99.