MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017359215
■00520260202104850
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798288815232
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32200954
■035    ▼a(MiAaPQ)Stanfordhx433gb9980
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a629.13
■1001  ▼aTeisberg,  Thomas  Olmsted.
■24510▼aAutomated  Platforms  and  Software-Defined  Instrumentation  for  Radar  Sounding  of  Ice
■260    ▼a[Sl]▼bStanford  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a113  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-02,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Schroeder,  Dustin.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2025.
■520    ▼aIce-penetrating  radar  (IPR)  refers  to  a  class  of  radar  instruments  used  to  image  into  and  through  ice,  especially  glacial  ice  found  in  Earth's  glaciers,  ice  caps,  and  ice  sheets.  Since  the  1960s,  IPR  has  been  used  from  airborne  platforms  to  image  englacial  layers  and  the  bedrock  hidden  beneath  the  surface  of  the  Antarctic  Ice  Sheet  (AIS)  and  the  Greenland  Ice  Sheet  (GIS).  Although  other  methods  are  also  used  to  image  beneath  ice,  IPR  is  the  only  remote  sensing  approach  capable  of  giving  direct  measurements  of  ice  thickness.  As  a  result,  IPR  data  plays  a  crucial  role  in  our  understanding  of  the  dynamics  of  ice  sheets  and  glaciers  and  in  models  of  the  future  evolution,  and  sea  level  rise  contributions,  of  these  ice  masses.  Due  to  the  complexity  of  the  dynamics  of  Earth's  ice  sheets  and  the  long  timescales  of  their  response  to  interactions  with  the  ocean,  atmosphere,  and  solid  earth,  much  remains  unknown  about  the  dynamics  of  the  AIS  and  GIS,  especially  in  light  of  recent  warming  of  the  atmosphere.  Understanding  and  predicting  the  future  behavior  of  the  AIS  and  GIS  will  require  both  expanding  collection  of  sub-surface  data  and  developing  new  ways  to  process  and  interpret  it.  The  first  two  chapters  focus  on  the  development  of  a  miniaturized,  low-cost  IPR  system  integrated  with  a  small,  fixed-wing  uncrewed  aerial  vehicle  (UAV).  Chapter  2  covers  the  development  of  core  radar  system,  the  Open  Radar  Code  Architecture  (ORCA),  which  was  a  collaborative  effort  with  my  fellow  PhD  student  Anna  Broome  that  we  spun  out  as  an  open-source  framework  for  building  scientifically-driven  customized  ice-penetrating  radar  systems.  The  core  of  the  approach  is  to  use  software-defined  radios  (SDRs)  to  be  able  to  reduce  development  time  by  shifting  much  of  the  complexity  of  the  instrument  design  from  hardware  into  software.  This  approach  allows  us  to  rapidly  develop  different  instruments  with  varying  capabilities  by  utilizing  a  range  of  inter-compatible  SDRs  and/or  simply  changing  the  software  configuration.  The  bulk  of  this  work  is  focused  on  validation  of  the  core  software  to  ensure  its  suitability  for  building  scienfic  instruments.  Chapter  3  introduces  one  of  the  radar  instruments  that  inspired  the  development  of  ORCA.  Peregrine  is  a  2-meter  wingspan  UAV  carrying  a  miniaturized  IPR  instrument.  Peregrine  is  in  part  a  field  instrument  and  in  part  a  testing  ground  for  future  UAV-borne  IPR  designs.  Aside  from  miniaturizing  the  core  radar  instrument  to  under  400  grams,  the  primary  challenge  with  incorporating  an  IPR  into  a  small  UAV  is  the  design  of  antennas  that  are  compatible  with  the  aircraft.  Because  IPR  instruments  operate  at  low  frequencies,  the  antennas  generally  need  to  be  fairly  large.  While  this  is  not  a  major  problem  for  crewed  aircraft,  it  becomes  particularly  challenging  on  very  small  aircraft,  such  as  UAVs.  Peregrine  used  a  set  of  miniaturized  IPR  antennas  designed  specifically  to  integrate  under  the  wings  with  minimal  impact  to  the  aircraft  design.  Peregrine  has  been  tested  in  real-world  polar  field  conditions  in  Iceland,  Svalbard,  and  Greenland.  Results  from  those  field  campaigns  are  presented.  Peregrine  is  also  a  testing  ground  for  larger  UAV-borne  IPR  systems.  Ground  testing  has  been  completed  on  a  variant  of  the  Peregrine  IPR  instrument  designed  for  a  4-meter  wingspan  UAV,  utilizing  lessons  learned  from  the  smaller-scale  development  effort.  Chapter  4  discusses  potential  improvements  to  the  Peregrine  system  as  well  as  system  design  choices  for  adapting  the  Peregrine  radar  to  larger  UAS.  This  chapter  provides  selected  quantitative  performance  targets  that  should  be  achievable  by  UAV-borne  systems  of  various  sizes  and  guideposts  towards  achieving  them.  Chapter  5  diverges  slightly  and  discusses  an  emerging  application  of  UAV-borne  IPR  surveying:  interferometric  processing  of  repeat-pass  radar  data  to  obtain  estimates  of  englacial  velocity.  The  availability  of  surface  velocity  measurements  at  high  spatial  and  temporal  scales  has  been  transformative  to  our  understanding  of  ice  sheet  dynamics.  Unfortunately,  measurements  of  sub-surface  velocities  have  so  far  been  limited  to  techniques  requiring  extensive  on-the-ground  fieldwork.  With  the  improved  capabilities  to  perform  precise  repeat  measurements,  UAV-borne  IPR  systems  may  offer  a  remote  sensing  option  to  measure  the  deformation  of  internal  layers  within  the  ice.  This  chapter  contains  an  analysis  of  how  these  measurements  of  internal  deformation  may  be  used  to  reconstruct  the  three-dimensional  velocity  structure  of  the  ice  with  minimal  assumptions  on  the  physical  properties  of  the  ice.  Finally,  chapter  6  summarizes  the  contributions  of  this  work  and  lists  possible  next  steps  in  the  development  of  the  ideas  presented  in  each  of  the  preceding  chapters.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aAeronautics
■650  4▼aGeophysics
■650  4▼aSoftware
■650  4▼aRheology
■650  4▼aSignal  processing
■650  4▼aSea  level
■650  4▼aIce  sheets
■650  4▼aElectrical  engineering
■653    ▼aUncrewed  aerial  vehicle
■653    ▼aGreenland  Ice  Sheet
■653    ▼aAntarctic  Ice  Sheet
■690    ▼a0467
■690    ▼a0373
■690    ▼a0544
■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-02B.
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359215▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서