Численное моделирование отражения сигналов радиомаяков глобальных спутниковых навигационных систем от взволнованной поверхности моря

Abstract

Представлены результаты численного моделирования эксперимента по интерференционной реф-лектометрической альтиметрии уровня взволнованной морской поверхности по сигналам радиомаяков Глобальных Спутниковых Навигационных Систем. Оценены систематические ошибки определения уровня моря, обусловленные морским волнением. Исследовано влияние частичного затенения профиля взволнованной поверхности при наблюдении радиомаяка в направлениях, близких к горизонтали.

Numerical simulation of reflections of navigational space-borne radio beacons from undulating sea surface is performed at the main frequency of the Global Positioning System (GPS) L1 (1575.42 MHz). Electromagnetic field has been simulated with the Finite Difference in Time Domain (FDTD) technique for different model spectra of the sea waves. Impact of the surface waves on the mean sea level estimate at the monitoring station location is investigated. Random and systematic errors, in particular related to partial shadowing of the undulating surface at low grazing angles of the sounding wave coming from a GPS beacon, are evaluated and estimated. Approaches to mitigation of the observational errors using auxiliary support data, including local sea waves spectra recorded in situ, context images/footage video of the surrounding aquatory, local weather conditions (wind speed and so on) are discussed. The research is carried out using the equipment of the shared research facilities of HPC computing resources at Lomonosov Moscow State University. Support from Russian Science Foundation with the grant 17-77-20087 is kindly acknowledged