被动微波遥感技术的新发展——综合孔径微波辐射计和全极化参量微波辐射计

介绍了被动微波遥感的两个新的技术-综合孔径微波辐射计和全极化参量微波辐射计.综合孔径微波辐射计采用干涉测量技术,用小天线的干涉基线组合合成大孔径天线的思想,提高被动微波遥感的空间分辨率,并实现视场范围的数字成像;全极化参量微波辐射计是一种新的微波遥感参数的探测技术,它测量目标微波辐射的全部4个Stokes极化参量,对于表面粗糙度各向异性特性的探测和目标的分类与识别具有很好的前景.     

全极化微波辐射计系统中高速数字相关器设计

海面风场直接影响大气与大洋环流相互作用,是研究海流运动规律的必要条件.全极化微波辐射计是一种用于海洋表面风场测量的新型被动微波遥感器.数字相关器是全极化辐射计的核心部件.文中详细介绍了一种新型数字相关器的设计和实现.两片高速A/D转换器采样四路信号并通过XILINX公司新一代的FPGA-Vertex5作相关运算.同时本...     

数字全极化微波辐射计系统设计与定标分析

海洋风场是海洋与大气作用的重要参数之一。全极化微波辐射计是一种新型的微波遥感器。数字全极化微波辐射计采用多路数字相关技术,对水平和垂直极化信号进行相关处理,产生反演海面风场模型所需海面亮温Stokes矢量。详细介绍了数字全极化微波辐射计的系统设计方法,包括射频前端、中频段和数字相关器的设计。同时给出了系统内定标以及外定标方法。对数字全极化微波辐射计做了细致的理论分析和硬件实现设计。     

基于数字相关型全极化微波辐射计的灵敏度分析

灵敏度是表征微波辐射计能够检测到最小亮温变化的能力,是微波辐射计一项重要指标.本文针对数字相关型全极化微波辐射计,提出了一种使用相关器输出的计数值计算各通道灵敏度的方法,并通过了实验验证.对比模拟通道灵敏度和数字通道灵敏度,分析了量化噪声和通道间串扰对灵敏度的影响.     

星载微波辐射计定标及误差分析

微波辐射计是气象卫星对地观测微波遥感重要仪器之一,通过接收被观测场景辐射的微波能量来探测目标的特性.而微波辐射定标是微波遥感探测资料定量化应用的基础.以目前气象卫星的微波辐射计以此为例,对微波辐射计的定标方法进行了概述,并对微波辐射计的定标误差进行了分析和估算.     

机载全极化微波辐射计系统设计及海面亮温的提取方法

机载全极化微波辐射计（Airborne full Polarization Microwave Radiometer,APMR）是国家重大科技基础设施航空遥感系统的主要载荷之一，用于获取来自地球表面和大气的微波辐射电场的极化信息，从而反演地球表面和大气的物理参数. APMR是一个5频点的被动微波遥感器，中心频点分别为10.7 GHz,18.7 GHz,23.8 GHz,37.0 GHz和90 GHz.其中，23.8 GHz和90 GHz采用水平和垂直极化接收方式；10.7 GHz,18.7 GHz和37.0 GHz采用全极化接收方式，同时接收观测场景辐射的4个Stokes参数亮温.该文在介绍我国第一台机载全极化微波辐射计APMR系统主要技术特点和基本性能指标的基础上，提出了由辐射计输出参数进行全极化定标、再进行海面亮温提取的二级数据处理方法，从而得到海面亮温的4个Stokes参数信息，其可用于海面风向、风速等参数的反演. APMR于2020年6月在东营进行了海上的搭载飞行试验，从实验结果中提取到的海面亮温与预期情况一致，这使仪器的工作性能以及海面亮温的提取方法得到验证，为未来机载平台获...     

全极化辐射计的2GHz带宽数字相关系统设计

全极化微波辐射计是进行海面风场测量的新型被动式遥感器。数字极化辐射计通过数字相关器对两个极化通道做相关处理,完成四个Stokes矢量参数的测量,反演海面风场。文中提出辐射计核心器件宽带数字相关器的设计方法。双极化通道通过IQ变换转化为两对正交信号,四片国内自主研制的A/D转换器以2.2Ghz采样率采样四路信号,采样结果通过多路复用DEMUX芯片复用后,传输到新一代现场可编程门阵列(FPGA)-Virtex5芯片中作进一步多路复用和相关运算。文中详细介绍了系统结构,数据处理流程和测试结果。     

全极化微波辐射计10．7GHz极化通道法拉第旋转校正分析

全极化微波辐射计海面风场反演使用的10.7GHz电磁波在穿过电离层时其极化平面会发生法拉第旋转.根据目前微波辐射计法拉第旋转校正使用的3种方法,分析了其应用于10.7GHz极化通道校正的可行性.对基于电离层和地磁场数据沿观测路径积分计算法拉第旋转角的校正方法进行详细研究,建立了观测路径单位矢量与地磁场矢量的夹角随高度变化的几何关系,给出了积分计算的具体流程.最后根据计算结果对法拉第旋转角的变化规律进行了分析,为星载全极化辐射计的升降交点选择提供参考.     

微波辐射计在雷测数据折射误差修正中的应用

基于用微波辐射计实时测量反演大气折射率剖面的研究,并与施放气象探空仪直接测量的结果进行比对,结果表明微波辐射计实时测量反演得到的大气折射率剖面能够较好地反映雷达站所在地的折射率分布。将反演和实测折射率剖面应用于某次雷达测量数据的电波折射误差计算中,由修正量比对残差分析结果得出:将微波辐射计实时测量反演的大气折射率剖面用于电波折射误差修正是有效的。为微波辐射计应用于高精度机动测控雷达,提高测量数据处理的精度提供了理论和试验依据。     

实时定标微波辐射计

本文提出了一种新形式的微波辐射计,即实时定标微波辐射计。这种体制的微波辐射计具有的特点是:不受增益波动的影响,不受本机噪声变化的影响,能够提供连续的定标,动态范围宽等。制作了一台C波段实时定标微波辐射计,积分时间为0.2s,灵敏度为0.2K,线性度为0.9990,适应于地面、机载和星载微波遥感。     

综合孔径微波辐射计二阶量化数字相关器研究

微波辐射计作为一种无源遥感器,在遥感技术领域有着巨大的应用前景.传统的微波辐射计的空间分辨率受到天线孔径的限制.综合孔径微波辐射计利用了干涉测量原理和复相关技术,是一种可以有效地提高空间分辨率的新型辐射计.本文针对综合孔径微波辐射计的数字相关器进行了深入研究,分析论证了二阶量化数字相关器的工作机理,并对采用该种相关器的系统的信噪比进行了分析.初步的试验验证结果证明了该方案的有效性.     

二维圆周阵列综合孔径微波辐射计信道误差分析

给出了一种综合孔径微波辐射计二维圆周非均匀分布阵列的排布方案,并在此基础上分析了信道串扰、信道不平衡、系统噪声等产生的误差,建立了各种误差的特性仿真模型.然后给出了各误差的补偿方法及噪声的消除方法,通过BG反演算法实现了在各种误差下的亮温反演,证明了以上误差补偿的有效性.     

海洋遥感综合孔径微波辐射计系统误差的降低

被动微波遥感是海洋遥感的一项重要手段,可以测量一些重要的海洋参数,如海表面盐度、海表面风矢量等。综合孔径微波辐射计是目前被动微波遥感领域的一个研究热点。然而,由于综合孔径辐射计在空间频率上只能覆盖有限的带宽,无法获取观测目标的高频分量,所以即使不存在G矩阵误差和辐射噪声情况下,依然存在固有的系统误差。针对固有的系统误差,提出了一种系统误差降低方法应用于FPIR 系统中。仿真结果表明:该方法能够有效降低FPIR 系统误差,获取高精确度的亮温数据以满足测量海表面盐度和海表面风矢量等应用需求。     

综合孔径微波辐射计成像观测能力

对综合孔径微波辐射计成像观测原理进行了阐述,分析了综合孔径微波辐射计的灵敏度、积分时间、天线波束宽度、目标亮温、背景噪声温度、系统工作频率和目标等效截面等因素与系统作用距离的关系,对系统的目标观测能力进行仿真验证,探讨了阵列通道不一致等误差的补偿方法。研究成果将有助于综合孔径微波辐射计的实用化推进。     

干涉合成孔径辐射计的相位误差分析

干涉合成孔径辐射计是一种被动成像手段,可以根据目标和背景的亮温差别,实现目标探测功能,在揭露伪装、发现隐蔽目标方面有应用价值。介绍了干涉综合孔径辐射计成像基本原理,给出了一种毫米波干涉综合孔径成像系统的系统结构,分析了通道间相位误差对其性能的影响,设计了消除相位误差的校准方案,并对校准方案进行了仿真分析。