Версия для печати

Ученые СПб ФИЦ РАН разработали метод для моделирования распространения радиосигнала, повышающий эффективность зондирования Земли

Исследователи Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН (СПб ФИЦ РАН) разработали новый метод моделирования радиосигнала, который повысит эффективность зондирования земной поверхности. Разработка может использоваться для повышения точности радарных и спутниковых систем исследования территорий, работающих в радиоволновом диапазоне.

Дистанционное зондирование поверхности Земли проводится с помощью различных наземных (стационарные радарные системы), авиационных (дроны) и космических средств (спутники). Такие системы используются для решения самых разных задач: в сельском хозяйстве, геодезии, картографировании, мониторинге поверхности Земли, океана, слоев атмосферы, а также в изучении природных ресурсов.

Зондирование земной поверхности часто проводится с помощью фиксирования отражений радиоволн. Такие сигналы вблизи поверхности Земли распространяются по-разному: в зависимости от погодных условий и особенностей рельефа они могут распространяться как на несколько метров, так и на сотни километров. Поэтому при разработке и эксплуатации беспроводных сетей и радаров критически важно понимать, куда сможет и куда не сможет проникать сигнал.

“Наша исследование посвящено компьютерному моделированию распространения радиоволн в неоднородностях нижних слоев атмосферы. И здесь мы предложили новый эффективный метод, позволяющий точно моделировать один из основных факторов, влияющих на распространение радиоволн - произвольную диэлектрическую проницаемость”, - рассказывает старший научный сотрудник лаборатории прикладной информатики и проблем информатизации общества СПб ФИЦ РАН Михаил Лытаев.

Диэлектрическая проницаемость является параметром (коэффициентом) в математической модели, с помощью которой теоретически описываются закономерности распространения радиосигналов. Однако для моделирования процессов в реальных условиях ученым СПб ФИЦ РАН потребовалось разработать новые численные методы и описать условия для моделирования произвольной диэлектрической проницаемости поверхности Земли.

“Мы смогли показать, что предложенный метод позволяет увеличить производительность и расширить границы применения программных комплексов для радиопланирования и дистанционного зондирования Земли. Метод может использоваться при разработке и использовании, в первую очередь наземных радаров и воздушных систем зондирования, которые работают в диапазоне радиоволн. Кроме того, удалось сократить перерасход вычислительных ресурсов при моделировании”, - добавил Михаил Лытаев.

Результаты исследования были представлены на международной конференции IEEE Radar Conference 2022, освещающей последние достижения в области радиолокационных технологий и их приложений. Конференция проходила 21-25 марта в Нью-Йорке и в онлайн формате. Кроме того, проект поддержан грантом Российского научного фонда (№21-71-00039 в 2021-2023 г.).