用微波辐射计测量大气湿延迟和频率选择

采用具有最佳频率组合的双通道微波辐射计测量大气湿延迟,由于是在测量路径上实时获得测量信息的,测 量结果可反映大气时变特性和水平不均匀性,同时可消除云中液态水对湿延迟的“过量”估计。因此,用于电波折射误 差修正和解算大气积分水汽(或可降水量PWV )可有很高的精度。由历史气象探空数据分析,得出权函数随高度变化小 的频率对在不同气候区或地区不同,工作在最佳频率对时,在5km 以下高度权函数相对变化可小于5%。     

双通道微波辐射计反演大气剖面的改进算法

利用地基双通道微波辐射计(23.8和31.65GHz)所测量的大气辐射亮温以及地面的大气温度,湿度和压强测量值,给出了一种反演大气温度和水汽密度剖面的非线性回归算法,并利用郑州地区的历史探空资料进行仿真验证,结果表明非线性回归算法较线性回归算法具有更好的大气剖面反演精度.     

用双通道微波辐射计测量反演大气折射率剖面

介绍了利用线性回归法，通过地基微波辐射计实时测量的大气辐射亮温、地面温度和湿度，直接反演大气折射率剖面。给出了实验结果，并与常用的折射率分段统计模式相比较，表明辐射计测量反演方法的精度明显提高。     

地基微波辐射计和太阳光度计反演大气水汽总量的对比研究

水汽是地球大气的重要成分,对大气中传输的红外辐射造成严重的衰减,影响光电设备的探测性能。利用改进的Langley法对太阳光度计940nm探测通道进行定标,根据水汽吸收透过率与水汽总量的关系,应用太阳辐射计的观测资料反演出合肥和新疆两地的大气水汽总量,并与同时期地基微波辐射计在以上两地区的探测值相比较。结果表明：地基微波辐射计观测的水汽总量日变化趋势和太阳光度计具有较好的一致性,二者观测的日均水汽总量变化趋势非常吻合,相对偏差小于5.1%。     

微波辐射计探测大气剖面的相关向量机算法

提出了利用地基双通道水汽微波辐射计探测大气水汽、温度和折射率剖面的相关向量机反演算法,基于青岛地区的历史探空数据和仿真得到的双通道水汽微波辐射计亮温训练了相关向量机网络.青岛地区的实验和仿真比较表明:相关向量机反演得到的剖面与实际大气剖面有较好的一致性.     

地基微波辐射计Tipping定标效果及误差分析

地基多通道微波辐射计采用了Tipping定标方法来实现自动定标,它是维持微波辐射计观测亮温数据可靠性的重要措施之一。为了说明Tipping自动定标过程,从Tipping标定的原理出发,详细介绍了微波辐射计Tipping自动定标过程及使用条件,同时对定标误差的基本来源进行了定量分析。最后利用微波辐射计实际观测资料进行了Tipping定标试验,并利用探空资料对Tipping定标效果进行了对比验证。结果表明Tipping定标方法使得亮温定标精度小于1 K,能够有效提高亮温观测精度和湿度廓线的反演效果。该方法对微波辐射计亮温数据观测的长期稳定性有着显著的作用。     

利用合成孔径微波辐射计输出反演地物亮温分布

本文将Ｂａｃｋｕｓ－Ｇｉｂｌｅｒｔ理论应用到合成孔径微波辐射计来反演地物辐射的亮温分布图像，模拟实验结果表明该方法比付氏变换法更加精确和切实可行。     

微波辐射计反演大气折射率的改进线性回归算法

提出了一种地基双通道微波辐射计反演大气折射率的改进线性回归算法,该算法将折射率干项和湿项的函数表达式作为地面气象参数的输入量,更好地反映了大气折射率与地面大气参数间的相关性,物理概念清晰.通过对伊春、哈尔滨、锦州、太原、青岛、广州、三亚地区不同月份的历史探空数据进行仿真计算,证明了所提算法的有效性,结果表明：利用改进线性回归算法反演大气折射率廓线的精度普遍在5 km以下,较原线性回归模型有所改善,尤其对近地面的大气折射率反演精度改善明显.     

用微波辐射计测量天线辐射效率

本文首先导出利用微波辐射计测量天线辐射效率时辐射效率的一般表示式,然后介绍了测量方法和实验结果。     

K波段微波辐射计通道优化和定标研究

利用K波段20~30 GHz探测大气水汽廓线,深入分析地基微波辐射计的关键技术与性能指标,确定通道频率和个数的优化组合,并对所选通道利用非线性定标方程外定标,确定地基微波辐射不同通道的定标曲线和系统注入噪声,分析各通道定标误差。进而,采用奇偶周期方式的大气定标法进行参数校正。试验证明:以全球定位系统(GPS)无线电探空进行性能为标准,定标后的数据反演均方差为0.52 g/m³,相关系数为0.965.     

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。     

TWO NEW TYPES OF MICROWAVE RADIOMETER: A COMPUTER GAIN COMPENSATIVE DESIGN AND A REAL-TIME CALIBRATED DESIGN

Long term stability is the main factor that influences the minimum detectable signal of microwave radiometers. Two new types of microwave radiometer were studied: a computer gain compensative microwave radiometer and a real-time calibrated microwave radiometer. The long term stability of both designs was optimal because they were insensitive to system gain fluctuations. The continuous calibrated microwave radiometer was also insensitive to system noise fluctuations. The minimum detectable signals were 0.13 and 0.19K respectively under an integration time of 0.6s.     

综合孔径辐射计中二级相关算法的设计与实现

为了解决传统微波遥感辐射计使用FPGA实现多通道数字相关器时资源消耗量过大的问题,本文提出了一种二级相关实现方法.二级相关算法将相关算法分成前后两级,并利用门时钟生成单元使系统保持流型工作状态.前级相关器由基本逻辑资源构成,完成固定短点数的相关处理;多个前级相关器分为一组,分时启动并复用后级长点数相关器.二级相关算法能显著解决微波遥感辐射计中多通道数字相关器资源消耗量巨大的问题,提高数字相关器所容纳的相关通道数,同时优化了FPGA布局布线性能,能提高系统性能并降低成本.     

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.     

地基微波辐射计分段正交神经网络方法遥感阴天大气

标准的正交神经网络方法利用一组自然正交函数将大气剖面展开,并采用神经网络的方法估计其正交函数的系数,该方法能够充分融合云底高度信息,提高阴天大气的反演精度.在此方法基础上,文章提出一种分段正交神经网络方法,即将大气剖面分为若干段,不同段采用不同的正交系数进行拟合,再利用神经网络估计其正交系数矩阵.结果表明,用此系数矩阵拟合阴天大气剖面较标准算法的相关系数更大,反演精度也更高.同时,利用青岛站微波辐射计实测数据验证了所提方法的有效性.     

基于FPGA的狄克型辐射计数据采集系统设计

为了对辐射计检波输出后的信号进行采集和存储,设计了一个基于FPGA的狄克型微波辐射计数据采集系统。该系统以FPGA芯片EP2C8Q208为主芯片,以AD7606为模数转换芯片,以SDRAM为存储芯片,并在SOPC中添加了自定义的IP核,进而在FPGA中搭建NIOS II软核来控制AD采集数据并将其存储到SDRAM中,同时也可通过串口或网口将其发到上位机中,该系统简化了电路并具有较好的可移植性。经试验验证,该系统能有效的工作。