综合孔径微波辐射计及其反演成像

介绍了综合孔径微波辐射计的基本思想,以及对地观测的综合孔径微波辐射计与综合孔径射电天文望远镜的区别。给出了综合孔径微波辐射计任意基线干涉测量的可见度函数与基线参数的关系,推导了可见度函数的一般表达式和综合孔径微波辐射计亮度温度反演的一般函数空间表示。给出了亮度温度反演的数值算法和算例。     

FPIR实时快视成像方法

一维全极化综合孔径辐射计(Full Polarization Interferometric Radiometer,FPIR)是一种轻量化的高空间分辨率的综合孔径微波辐射计系统。基于综合孔径辐射计成像原理及X波段FPIR原理样机,提出一种快视成像方法:(1)对原始数据进行抽取和平均,降低实时处理运算量;(2)简化误差处理过程,进而利用傅立叶变换法和G矩阵法反演亮温。通过对FPIR原理样机的地面实验,验证了该实时快视成像方法的有效性。     

183.31 GHz二单元干涉仪实验研究

干涉综合孔径技术的应用使得辐射计有效解决了实孔径分辨率低、星载天线机械扫描技术困难等一系列问题。183.31 GHz干涉式综合孔径辐射计对于大气水汽的垂直分布探测、强降雨探测以及云中液态含水量探测等具有重要作用,为数值天气预报提供重要参数。以验证183.31 GHz全尺度样机原理功能为目的,研制了183.31 GHz二单元干涉仪,并给出了功能性测试结果。     

L波段合成孔径微波辐射计机理及原理性实验

简要介绍了被动微波遥感在低频波段上的应用和孔径合成方法提高空间分辨率的原理,完成了双通道相关干涉辐射计原理样机的设计与研制,对系统的互相关处理功能进行了原理性实验。结果表明,系统将双通道之间的相位差完整地复现出来,解决了孔径合成技术中互相关处理这一关键技术。     

W波段微波辐射计

详细介绍了在航天863-2的支持下,开展的W波段(92 GHz)和F波段(118.75 GHz)毫米波辐射计研究,这两个频率微波辐射计的研究在国内还属首次。F波段微波辐射计正在研制过程中,已完成W波段微波辐射计的系统集成,并对系统各项指标进行了测试。     

小波离散点插值处理在综合孔径微波辐射计中的应用

土壤湿度和海水盐度是影响全球气候和水体循环的重要因素,但是对土壤湿度和海水盐度的测量都需要较低的微波测量频率,这时天线孔径和空间分辨率的矛盾就更加突出,而应用综合孔径微波辐射计就是在减小天线孔径和重量的前提下提高空间分辨率的一项新兴的被动微波遥感技术。综合孔径微波辐射计测量的是视场范围内亮温分布对于天线阵中不同基线的干涉天线单元之间的可见度函数分量,根据测得的可见度函数可以反演得到亮温图像。在综合孔径微波辐射计设计中,天线阵列设计和成像反演算法是两项关键技术。提出一种基于小波变换的离散点插值方法,它对二维综合孔径微波辐射计的Fourier成像反演算法进行了修正处理。     

基于Simulink的干涉式微波辐射计系统仿真研究

介绍了通过Matlab/Simulink建立干涉式微波辐射计系统仿真模型的方法。针对干涉式微波辐射计的基本构成单元——二元干涉仪,搭建了仿真模型,通过对辐射计随机噪声测量过程的模拟,实现了单通道全功率测量仿真及双通道干涉测量仿真,在时域范围内实现了对系统测量精度、灵敏度指标的定量化分析。     

一种一维综合孔径微波辐射计的定标方法

综合孔径微波辐射计是被动微波遥感发展的新方向。综合孔径技术利用了以小口径天线阵列合成大的观测口径的技术，解决了在较低频率时天线物理口径要足够大才能得到期望的空间分辨率的严重缺陷。土壤湿度和海水盐度是影响全球气候和水气循环的重要因素。这些参数一般是在L波段范围观测得到，综合孔径辐射计就是减少天线孔径和重量，并最终可以观测反演出这两个参数的一项新兴技术。综合孔径辐射计不同于全功率辐射计，它测量的是视场亮温分布对于天线阵中不同基线长度的可视度函数分量。它的系统主体是稀疏天线阵和多通道相关接收机。在实际应用中，要得到土壤湿度等参数的反演，较高的系统亮温分辨率以及亮温与测量量之间的准确对应是至关重要的，这即是定标工作要完成的任务。定标直接影响微波辐射图解译和判读的准确度，是实现定量化微波遥感的前提。针对一雏综合孔径辐射计系统，给出了一种定标方案。其中分析了天线阵以及多通道相关接收机部分的定标，由得到的矩阵形式的空间频率响应信息推出了亮温图像的反演公式。     

干涉式被动微波成像仪二维频谱特征及误差分析

干涉式被动微波成像仪(干涉式综合孔径微波辐射计)利用不同距离的干涉天线对形成的基线对视场范围内亮温分布的空间频谱进行采样,进而反演得到亮温图像。首先介绍了干涉式被动微波成像仪的基本工作原理,在此基础上分析了空间图像的二维频谱特征,并能利用这些特征从采样频谱中初步分析出原始亮温中的某些特殊分布,证实了在反演亮温存在明显振荡的情况下,可以从振荡方向判断存在误差的基线的大致位置。还分析了成像仪的天线位置误差、信道的幅度和相位误差以及天线方向图误差对反演亮温的影响及特点。这些分析将为从反演图像判断干涉式被动微波成像仪误差类型和来源提供重要的判别依据,并为后续的反演图像增强算法的设计提供重要的参考。     

星载微波辐射计定标热源研究

介绍了应用频率在10-90GHz波段的星载微波辐射计定标热源的结构及其功能;论述了定标热源微波吸收材料选择、吸收体结构设计、热设计及温度测控等技术与方法;给出了定标热源吸收率和温度特性测试结果。地面和在轨运行均表明,该定标热源满足星载微波辐射计设计要求。     

Analysis of uncertainty in visibilty samples via average correlation in a synthetic aperture interferometric radiometer

Synthetic aperture interferometric radiometry (SAIR) has provided an effective approach for achieving high spatial resolution in remote sensing at microwave frequencies. The radiometric sensitivity of a synthetic aperture interferometric radiometer is determined by the uncertainty in visibility samples. Generally, visibility samples can be calculated by utilizing either nominal or redundant correlation methods, such as in microwave imaging radiometry with aperture synthesis. In this paper, we use the average of results from both methods, which results in a 1.5 dB improvement in the signal-to-noise ratio (SNR) of visibility samples by assuming double side band (DSB) inphase/quadrature (I/Q) demodulation. Moreover, the requirement for the baseband signals to have a high sampling rate for optimum visibility sample uncertainty can be greatly relaxed, regardless of the type of demodulation. The receiver complexity, volume, and power consumption will be also much lower, which is critical for airborne and space-borne SAIR applications. The mathematical derivation is presented in detail followed by verifications with several experiment results based on the SAIR prototype instrument.     

干涉式被动微波成像技术

近年来,大气、海洋和陆地土壤水分遥感的应用对被动微波遥感器的空间分辨率提出了越来越高的要求。但是传统的微波辐射成像技术在分辨率达到一定高度时,由于波束在每个分辨像元的驻留时间越来越短,以致对辐射亮温的测量分辨率产生了影响,这就使得采用传统扫描成像技术来提高空间分辨率的技术路径成为不可能。文章较为详细地综述了近年来发展起来的一种新的微波辐射成像技术--干涉式被动微波成像技术（或称为综合孔径微波辐射成像技术）。在阐述其原理时,采用了新颖的切入点,从被观测目标的空间频谱特征和如何对其进行采样入手,试图从另一个角度揭示干涉式辐射成像技术的基本原理,并使其更加系统化。在介绍实际的成像系统时,将重点放在二维成像系统上,其中时钟扫描成像方式和伪极网格图像反演方法是作者最新的研究成果。     

Imaging algorithm for synthetic aperture interferometric radiometer in near field

With the benefits of digital IC technology development, the synthetic aperture interferometric radiometer (SAIR) technique is growing fast and expanding to more and more application areas. The near field imaging detection is a potential application which has received increasing demand recently. Because the Fourier imaging theory of the traditional SAIR is based on far-field approximation, it will be invalid for near-field condition. This paper is devoted to establishing a new accurate imaging algorithm for ...     

合成孔径雷达技术的发展现状与趋势

对合成孔径雷达技术在国外的发展现状和发展趋势进行了归纳分析。对当前合成孔径雷达技 术研究的热点:多参数(多频段、多极化和多视角) SAR系统、SAR干涉测量、聚束SAR、SAR的干 扰和反干扰、定标技术及其应用等方面进行了讨论。最后介绍了我国在合成孔径雷达技术研究方面 的工作进展。     

干涉式微波辐射计成像算法以及天线阵采样方案分析

对旋转扫描干涉式微波辐射计成像算法进行研究,提出了基于伪极网格傅立叶变换的成像算法,利用一维插值以及一维FFT即可实现图像重建,既提高了成像精度,又保证了成像速度。以3种8单元天线排列方案阵为例,利用本文方法和基于线性插值的笛卡儿网格方法分别进行成像模拟,模拟结果验证了本文方法的优越性,同时表明天线阵排列方案对成像结果影响很大,天线阵基线均匀性越好,数量越多,成像质量就越好。直线阵无法实现基线数量与均匀性的统一,而平面阵可以在较好均匀性情况下实现最多的基线数,是天线阵排列的首选方案。