آنالیز حساسیت شکل موج مدل براون در ارتفاع‌سنجی راداری

در ارتفاع سنجی ماهواره ای (ارتفاع سنجی راداری)، سنجنده به منظور تعیین ارتفاع سطح آب، پالس های راداری با توان معلوم را به سمت زمین ارسال و انعکاس آنرا بطور پیوسته ثبت می کند. سری زمانی متوسط توان بازگشتی ثبت شده در سنجنده، شکل موج نامیده می شود. مدل ریاضی شکل موج بازگشتی که اولین بار توسط براون معرفی شد؛ تحت تاثیر شش پارامتر : ارتفاع موثر موج، اپک زمانی، اریبی سطح، خروج از نادیر، سطح نویز حرارتی و ضریب پراکنش سطح می باشد. نقطه میانی شکل موج، نقش اصلی را در تعیین فاصله سنجنده تا سطح آب برعهده دارد. بنابراین ارزیابی میزان حساسیت این مدل ریاضی به شش پارامتر مذکور، می تواند در تعیین دقیق تر فاصله سنجنده تا سطح آب نقش مهمی را ایفا کند. در این تحقیق، آنالیز حساسیت شکل موج بازگشتی برای شکل موج شبیه سازی شده ماموریت ارتفاع سنجی راداری جیسون2 به انجام رسیده است. سپس، برای نشان دادن اثر پارامترهای اشاره شده در حالت واقعی در شکل موج بازگشتی جیسون2، در مسیر موجود در منطقه خلیج فارس و دریای عمان از سیکل 208 این ماهواره 22 نقطه انتخاب و آنالیز حساسیت پارامترها انجام گرفته است. نتایج حاصل نشان داد که موقعیت نقطه میانی شکل موج از حساسیت کمتری نسبت به پارامترهای ارتفاع موثر موج، خروج از نادیر و اریبی سطح برخوردار بوده و در مقابل، پارامتر اپک زمانی باعث جابجایی محسوسی در مکان نقطه میانی و در نتیجه ایجاد خطا در تعیین فاصله می گردد. چون فرایند تعیین مولفه های تشکیل دهنده شکل موج یک فرایند تکراری است؛ در این تحقیق نشان داده می شود که چگونه می توان مقادیر اولیه این پارامترها را برای استفاده در روش کمترین مربعات برآورد نمود.

Sensitivity Analysis of Brown Model Waveform in Radar Altimetry

In satellite altimetry (radar altimetry), the altimeter emits a pulse, with known power, to the earth surface and receives it back continuously to determine of the sea surface height. The time series of the mean returned power is recorded individually at satellite as the socalled waveform. Analytical model for the waveform is first introduced by Brown, which consists of six parameters: significant wave height, epoch, skewness of surface, offnadir angle, thermal noise and backscatter coefficient. The midpoint of the waveform has the main role in determining the distance between sensor and water surface (range). Then, assessing sensitivity of the model to these parameters plays an important role in determining reliability of the range parameter. In this study, the received waveform sensitivity analysis to the mentioned parameters is done for simulated waveform of JASON2 radar altimetry mission. Then, in order to demonstrate effect of the parameters in observed JASON2 data, 22 points are chosen over Persian Gulf and Oman Sea from cycle 208 and sensitivity analysis is performed using these points. Our results indicate that the midpoint of the waveform shape is less affected by significant wave height, skewness of surface and offnadir angle but epoch of half height affects midpoint position significantly, which results in inaccurate range calculation. Because the process of determining the waveform components is a repetitive process, we discuss the choice of initial values of the parameters for using the least squares estimation.