基于深对流云的夜间微光传感器定标技术

NPP(National Polar-orbiting Parternership)卫星于2011年10月28日发射升空,其上搭载的VIIRS(Visible Infrared Imaging Radiometer Suite)传感器包含DNB(Day Night Band)波段,该波段采用三增益设置,可在白天、晨昏甚至夜间实现地球观测.其中,在夜间月光条件下,主要采用高增益,定标实现较为困难.以此为目的,首次提出了基于深对流云的夜间微光传感器替代定标方法.将月亮辐射模型引入到SCIATRAN中,实现了全天候的辐射传输计算,并利用该改进的辐射传输模式,通过确定深对流云光学属性、地表特性及大气廓线等的参考值,对接收大气层顶反射辐射进行敏感性试验,分析得到主要影响因子为云光学厚度COT(Cloud Optical Thickness)与有效粒子半径Re(Effective Radius),且利用固定参考值得到最大模拟误差小于5%.为了检验该替代方法的可行性,通过改进的辐射传输模式,对2012年08月~2013年01月共6个月夜间DNB数据所确定的深对流云替代目标像素进行辐射传输模拟,结果表明基于深对流云的替代定标方法效果较好,基于日变化的辐射不确定度在±10%之内,可实现对DNB夜间高增益阶段的直接辐射定标.     

一种星载通信混合反射面天线的设计方法

为了使星载通信天线产生1个赋形波束覆盖服务区,同时产生1个固定点波束和1个有限扫描点波束,该文提出一种由2个赋形反射面和3个馈源组成的混合反射面天线。该天线是以赋形主反射面共用为基础,等效为2副单馈源单偏置反射面天线和1副双偏置格里高利型赋形反射面天线,分别产生赋形波束、固定点波束和有限扫描点波束。通过对一副口径为1.2 m的天线各个波束进行仿真实验,赋形波束在Ku收、发频段时波束覆盖区边缘(EoC)方向性系数为27.5 dBi,固定点波束在C收、发频段时天线口径效率高于70%,通过将赋形副反射面及对应馈源横向偏焦实现Ka收、发频段的点波束在服务区内外的扫描。仿真结果表明,该混合反射面天线可实现C/Ku/Ka频段的同时通信任务。     

基于微波高光谱技术的数据仿真及参数反演研究

发展高光谱微波辐射计对于提升大气参数反演精度具有重要意义。利用微波辐射传输模型mpm93以及BP 神经网络方法分别构建正演上行辐射亮温和反演大气温度廓线的模型,并研究了晴空条件下高光谱微波辐射计反演大气温度廓线的精度。54～58 GHz、64～68 GHz 在氧气吸收波段选取80 个通道作为高光谱通道,基于2015 年5～12 月昆明的探空资料进行正、反演仿真实验。选取微波成像仪/ 探测仪(SSMIS)的9 个温度探测通道进行对比实验,评估分析反演效果。实验结果表明:在大气3～10 km 高度范围内,高光谱通道的反演精度较SSMIS 提高了0.3 ～0.6 K;在0～3 km 高度范围内,反演精度提高了1 K。     

抗野值强跟踪Kalman滤波在风场估计中的应用

由于受周围环境干扰和传感器短暂性失效等因素的影响,无人机风场测量数据中包含较大野值或成片野值,影响测量数据的准确性.根据无人机测风的特点,结合Kalman滤波算法、强跟踪滤波算法和抗野值修正算法的优点,通过对滤波发散趋势的分析,提出上述滤波算法的使用条件,构造了一种抗野值抑制发散滤波算法,并进行了实验论证.实验结果表明:该算法能有效克服野值对滤波造成的不良影响,具有良好的抗野值能力、跟踪能力,保证了滤波精度,可适用于无人机风场测量.     

机载SAR探测海面风场、海浪和海洋内波方法的分析与研究

从海洋环境探测的意义出发,通过分析星载SAR探测的局限性,引出了采用机载SAR探测海洋环境的必要性。分析认为机载SAR探测技术的迅速发展以及海面风场、海浪和海洋内波反演算法的日趋成熟,为机载SAR探测海面风场、海浪和海洋内波提供了可靠的装备、技术和算法支持。针对载机平台相对卫星平台高度低、速度慢和稳定性差的特点,提出了获取满足机载SAR对海探测技术指标和校正探测误差两种方法,以确保探测数据的适用性和准确性,并给出了实现这两种方法的理论依据和总体思路,最后提出了机载SAR探测海面风场、海浪和海洋内波方法的流程。     

海洋环境探测装备效能评估研究

海洋环境探测装备系统效能评估是一个十分复杂的问题,目前尚属研究的初步阶段。为能实现海洋环境探测装备探测效能的定量评估,在分析海洋环境探测装备的体系与效能的基础上,构建了海洋环境探测效能评估指标体系,提出了一种基于模糊综合评判法的效能评估方法,并建立了评估数学模型。初步实现了对海洋环境探测装备系统探测效能的定量评估,为海洋环境探测装备的发展提供了科学的依据。经仿真验证及对海面风场探测的实例分析,证明了效能评估方法及模型的适用性和可行性。     

一种用于海洋要素反演的机载SAR多普勒中心偏移计算方法

多普勒中心偏移是合成孔径雷达(SAR)反演海面风场、海表流场的重要参数。该文针对机载正侧视提出一种多普勒中心偏移计算方法,分别利用载机运动状态数据和海洋探测回波数据计算多普勒中心频率,再作差求解多普勒中心偏移,并在多普勒谱分析中加入小波分析去除噪声的影响来提高计算精度。以CDOP经验模型计算结果作为比对真值,机载SAR飞行探测试验结果表明,9组探测数据多普勒中心偏移计算误差的绝对值均小于2 Hz,均方根误差为1.4 Hz,满足海洋环境要素反演的精度要求。实验表明高精度的平台运动状态数据和探测回波数据是多普勒中心偏移海洋应用的关键。      

双馈源双偏置结构星载通信多波束天线

为了使星载通信天线产生赋形波束的同时,又能辐射具有扫描特性的点波束满足特殊情形下的通信要求,提出了一种以单馈源赋形反射面天线为基础,利用另一个馈源进行副反射面赋形,补偿主反射面口径相位差的方法,从而形成高效率点波束,并通过副反射面及对应馈源横向偏焦实现点波束扫描的目的。为了检验方法的有效性,仿真实验了一副口径为2.2 m 的赋形反射面天线。实验结果表明:赋形波束在服务区内部的最小增益是30.0dBi,点波束在服务区内部及周边区域扫描时具有比赋形波束更高的增益,因此,所提方法是有效的。