Разработка методов количественной интерпретации результатов контроля электрофизических и геометрических параметров многослойной среды является одной из важнейших проблем оценки ее состояния и имеет как практическое, так и теоретическое значение. Представлены результаты исследования потенциальной информативности метода дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова по отношениям коэффициентов отражения Френеля, использующего сверхширокополосный линейно-частотно-модулированный сигнал при реконструкции электрофизических и геометрических параметров многослойных диэлектрических сред. Представлена оценка точности реконструкции электрофизических и геометрических параметров многослойных диэлектрических сред, учитывающая значения электрофизических и геометрических параметров слоев среды, уровень шума в измерительных данных и ширину полосы частот измерений. Приведены результаты имитационного моделирования реконструкции относительных диэлектрических проницаемостей и толщин многослойной среды в виде снежно-ледяного покрова при различных значениях среднего квадратического отклонения уровня шума в поляризационных отношениях измеренных коэффициентов отражения электромагнитной волны. Установлено, что точность реконструкции электрофизических параметров слоев снежно-ледяного покрова уменьшается с увеличением уровня шума, а также с уменьшением диэлектрической проницаемости и толщины слоев. Согласно результатам имитационного моделирования и экспериментального исследования многослойной диэлектрической среды в виде снежно-ледяного покрова, при ширине полосы частот измерений 6 ГГц погрешности оценок диэлектрических проницаемостей и толщин слоев составляют не более 10 % с доверительной вероятностью 0,95 при среднем квадратическом отклонении уровня шума 3,8-4,8.
1. Финкельштейн М.И., Лазарев Э.И., Чижов А.Н. Радиолокационные аэроледомерные съемки рек, озер, водохранилищ; под ред. Финкельштейн М.И. Ленинград: Гидрометеоиздат. 1984.
2. Приказ Минтранса РФ от 31 июля 2009 г. № 128 «Об утверждении Федеральных авиационных правил «Подготовка и выполнение полетов в гражданской авиации Российской Федерации». Доступно по: https://base.garant.ru/196235/ (дата обращения 11.03.2021).
3. Гринев А.Ю., Темченко В.С., Багно Д.В. Радары подповерхностного зондирования. Мониторинг и диагностика сред и объектов: Монография. М.: Радиотехника. 2013.
4. Pennock S.R., Redfern M.A. Optimising Multihead Configurations for Depth Determination in Ground Penetrating Radar. Proc. of the European Conference on Antennas and Propagation. 06–10 Nov. 2006, Eu-CAP, Nice, France. 2006.
5. Казьмин А.И., Федюнин П.А. Оценка точности реконструкции электрофизических и геометрических параметров многослойных диэлектрических покрытий многочастотным радиоволновым методом поверхностных медленных электромагнитных волн. Измерительная техника. 2020;8:51–58. Доступно по: https://izmt.ru/kurilka/admin/izmt/2020/8/19550188055f6b45e294ec9.pdf. DOI: 10.32446/0368-1025it.2020-8-51-58 (дата обращения 11.03.2021).
6. Mikhnev V.A., Nyfors E., Vainkainen P., IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1997;45(9):1405–1410. DOI:10.1109/8.623130
7. Mohamed Abou-Khousa, Zoughi R., IEEE Transactions on instrumentation and measurement. 2007;56(4):1107–1113. DOI:10.1098/rspa.2009.0664
8. Борулько В.Ф., Дробахин О.О., Славин И.В. Многочастотные СВЧ неразрушающие методы измерения параметров слоистых диэлектриков. Днепропетровск: Изд-во ДГУ. 1982.
9. Андреев М.В., Борулько В.Ф., Дробахин О.О. Применение концепции квазирешения для определения параметров слоистых диэлектрических структур по данным измерений характеристик отражения на многих частотах. Ч. I. Дефектоскопия. 1995;12:41–50.
10. Ахметшин А.М., Славин В.И., Тихий В.Г., Платонов Е.Д. Идентификация слоистых диэлектрических структур методом параметрической оптимизации в многочастотной СВЧ интроскопии. Дефектоскопия. 1983;12:57–65.
11. Машков В.Г. Метод дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова по отношениям коэффициентов отражения Френеля. Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2020;23(5):46–56. Доступно по: https://re.eltech.ru/jour/article/view/467. DOI:10.32603/1993-8985-2020-23-5-46-56 (дата обращения 11.03.2021).
12. Бровенко А.В., Вертий А.А., Мележик Н.П., Мележик П.Н., Поединчук А.Е. Одномерные обратные задачи электромагнитного зондирования слоистых диэлектрических сред. Прикладная радиофизика. 2015;6(20)(4):92–97.
13. Денисова Н.А., Резвов А.В. Обратная задача отражения электромагнитных волн для слоисто-неоднородного полупространства с вещественной диэлектрической проницаемостью без дисперсии. Известия вузов. Радиофизика. 2012;LV(5):369–379. Доступно по: https://radiophysics.unn.ru/sites/default/files/papers/2012_5_369.pdf (дата обращения 11.03.2021).
14. Авдоченко Б.И., Задорин А.С., Замотринский В.А., Ильиных А.А., Круглов Р.С., Литвинов Р.В., Шибельгут А.А. Восстановление диэлектрической проницаемости слоистой среды по частотной зависимости коэффициента отражения методом минимизации регуляризирующего функционала: сборник докладов ТУСУРа. Воронеж, июнь 2007 г. Воронеж: ТУСУРа. 2007:5–9.
15. Батраков Д.О., Симачев А.А. Восстановление профиля диэлектрической проницаемости плоскослоистой среды с учетом дисперсии при частотном зондировании. Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Радиофизика и Электроника. 2009;883:45–49.
16. Coen S. Inverse scattering of a layered and dispersionless dielectric half-space, IEEE Trans. Antennas Propagat. 1981;29:726–732.
17. Balanis G.N. Inverse scattering: Determination of inhomogeneites in sound speed, J. Math. Phys. 1982;23:2562–2568.
18. Денисова Н.А., Степанова С.А. Обратная задача восстановления диэлектрической проницаемости с разрывным профилем. ЖВММФ. 1999;39(7):1180–1187.
19. Авдоченко Б.И., Задорин А.С., Замотринский В.А., Ильиных А.А. и др. Восстановление диэлектрической проницаемости слоистой среды по частотной зависимости коэффициента отражения методом минимизации регуляризирующего функционала. Доклады ТУСУР. 2007;1:5–8.
20. Резвов А.В., Денисова Н.А. О реконструкции профиля показателя преломления слоисто-неоднородной диэлектрической среды по амплитудному и энергетическому коэффициентам отражения. Доступно по: http://www.mivlgu.ru/conf/ armand2012/pdf/S3_19.pdf (дата обращения 18.02.2021).
21. Казьмин А.И., Федюнин П.А. Восстановление структуры электрофизических параметров многослойных диэлектрических материалов и покрытий по частотной зависимости коэффициента ослабления поля поверхностной электромагнитной волны. Измерительная техника. 2019;9:39–45. Доступно по: https://izmt.ru/kurilka/admin/izmt/2019/9/21123204785da0565c919c8.pdf. DOI:10.32446/0368-1025it.2019-9-39-45 (дата обращения 18.02.2021).
22. Федюнин П.А., Казьмин А.И., Манин В.А. СВЧ-способ дефектоскопии радиопоглощающих покрытий и устройство для его реализации. Контроль. Диагностика. 2017;11:32–39. Доступно по: http://www.td-j.ru/index.php/current-issue-rus/1526-032-039. DOI:10.14489/td. 2017.11. pp.032–039 (дата обращения 18.02.2021).
23. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. M.: Наука. 1973.
24. Карпов И.Г. Аппроксимация экспериментальных распределений радиолокационных сигналов с использованием модернизированных распределений Пирсона. Радиотехника. 2003;5:56–61.
25. Поздняк С.И., Мелитицкий В.А. Введение в статистическую теорию поляризации радиоволн. М.: Сов. радио. 1974.
26. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2020618468 Российская Федерация. Идентификация слоев снежно-ледяного покрова по поляризационным отношениям коэффициентов отражения Френеля. Машков В.Г., (RU); правообладатель Машков В.Г. № 2020615405; заявл. 26.05.2020; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 29.07.2020.
27. Александров П.Н. Теоретические основы георадарного метода: Монография. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2017.
28. Guido Valerio, David R. Jackson, Alessandro Galli. Proceedings of the Royal Society. 2010;466:2447–2469. DOI:10.1098/rspa.2009. 0664
29. Шостак А.С., Загоскин В.В., Лукьянов С.П., Карауш А.С. О возможности определения диэлектрической проницаемости верхних слоев подстилающих сред по измеренным коэффициентам отражения при наклонном зондировании плоскими волнами вертикальной и горизонтальной поляризации в СВЧ диапазоне. Журнал радиоэлектроники. 1999.
30. Патент РФ № 2613810, МПК G01R 27/00 (2006.01). Способ измерения относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала с потерями в СВЧ диапазоне. Валеев Г.Г.; заявитель и патентообладатель Валеев Г.Г. Заявка № 2015142390 от 06.10.2015. Опубл. 21.03.2017. Бюл. № 9.
31. Патент РФ № 2623668, МПК G01N 27/06 (2006.01) G01R 27/26 (2006.01). Способ дистанционного определения относительной диэлектрической проницаемости среды под границей атмосфера-океан. Запевалов А.С.; заявитель и патентообладатель МГИ РАН. Заявка № 2015156757 от 28.12.2015. Опубл. 28.06.2017. Бюл. № 19.
32. Пинчук А.Н. Влияние поляризации зондирующего радиосигнала на эффективность выделения отклика надводной цели. Наука и образование. МГТУ им. Баумана. 2015;3:140–152. Доступно по: http://engineering-science.ru/doc/760670.html. DOI:10.7463/0315.0760670 (дата обращения 18.02.2021).
