海面回波模拟器方案设计

简要介绍了海面回波模拟器的原理,提出了一种全系统海面回波模拟器方案。该方案通过多频点数字合成技术可以准确模拟海面回波波谱;通过采用脉冲重建技术可准确模拟高度计发射信号的双程时延及模拟高度计的点目标信号;通过采用同步调制技术可实现海面回波波谱对点目标信号的调制,完成全系统海面回波的模拟。     

用于雷达高度计定标的海面回波模拟器误差分析

雷达高度计发射前普遍采用回波模拟器来进行定标,所以对回波模拟器的误差进行准确的定量分析是高度计发射前的必备工作。在介绍回波模拟器原理的基础上,对影响回波模拟器误差的频综单元性能、二次相位、幅相起伏、延迟等特性进行了分析,最终根据设计指标计算了回波模拟器的系统误差。结果表明回波模拟器自身的精度能够满足海洋二号(HY-2)雷达高度计发射前定标的需要。     

回波模拟器在雷达高度计地面测试和定标中的应用

给出了自行研制的回波模拟器实验样机的原理、性能及其对雷达高度计的测试和定标方法,应用该样机对神舟4号飞船的雷达高度计进行了全系统的地面测试和定标实验。实验结果:有效验证了回波模拟器对雷达高度计的测试和定标方法的可行性,有效验证了神舟4号雷达高度计发射前的动态工作性能。     

星载雷达高度计沙漠散射特性及定标方法研究

为了提高星载雷达高度计海面风速产品的精度并更好地修正海况偏差的影响,有必要对高度计测量的后向散射系数进行定标。分布目标是星载雷达散射系数定标的有效手段,而沙漠的散射特性特别适于高度计的散射系数定标。检验了Jason-2卫星高度计的沙漠回波波形,在澳大利亚辛普森沙漠和我国的塔克拉玛干沙漠选取了适当的区域,收集了在这些区域长达7a的Jason-2高度计数据。基于这些数据,研究了Jason-2卫星雷达高度计在沙漠上的散射系数特性,并提出了基于沙漠的散射系数定标方法,分析了其原理、可行性和试验方案,探讨了高度计和现场定标散射计足迹匹配等关键技术,并对其定标误差进行了分析,论证了沙漠定标场可实现优于0.5dB的定标精度。该方法有助于进一步提升海洋2号(HY-2A)卫星风速和海况偏差产品的质量和应用前景。     

基于回波模拟器的CFOSAT散射计校飞模式定标研究

航空校飞是中法海洋卫星(Chinese-French Oceanic SATellite,CFOSAT)散射计发射前需要完成的一项重要实验内容,它可以检验星载散射计的各项功能和性能,获取有效数据,是保障散射计在轨正常工作的重要环节。在本次校飞实验中,利用了回波模拟器对散射计进行地面系统测试及定标验证,探索了一种利用回波模拟器对星载散射计进行系统测试定标的方法。运用该方法对CFOSAT星载散射计进行全系统地面测试以及定标实验。回波模拟器提供给散射计标准的、已知的回波信号,散射计处理该信号后,获取系统参数并得到定标常数。校飞的实验结果验证回波模拟器对星载散射计地面测试和定标方法的可行性和准确性。     

星载海洋雷达高度计信号处理实时仿真

简要地介绍了海洋雷达高度计的基本原理,分析了最大似然算法在星载雷达高度计信号处理中的应用,研制出了中频回波模拟器,利用该仪器对准最大似然算法进行了实时仿真研究。     

基于GPS浮标的高度计定标技术研究

20世纪90年代以来,卫星高度计在监测海平面变化、海洋环流、区域海面地形、气候变化等方面做出了巨大的贡献。但是,卫星高度计测量海面高度时都会存在偏差和偏移,需要进行定标。定标的基本原理是在卫星星下点位置处,卫星过境时刻现场测量海面绝对高度值,与卫星高度计的测量值进行对比,得到其偏差和偏移。利用自主设计的GPS浮标测量卫星过境时刻的瞬时绝对海面高度值,分别在山东石岛、海南清澜完成了4次针对HY-2卫星高度计的绝对定标工作。定标结果表明:(1)在岸基GPS基准站的支持下,使用自制的GPS浮标海面高程测量精度优于50mm,满足高度计定标检验的需求;(2)HY-2卫星高度计测量的海面高度测量值随时间产生了漂移,存在系统偏差;(3)通过使用Jason-2高度计数据对HY-2的相对定标和使用GPS浮标对其进行的绝对定标结果表明,HY-2绝对海面高度测量的精度可以达到国际先进水平。     

一种新型雷达高度表回波信号模拟器的设计与实现

为了客观评估和测试雷达高度表的动态性能,提出了一种新的脉冲雷达高度表回波信号模拟器的设计思想和实现方法;该模拟器的创新点在于集成了雷达高度表回波信号的两种模拟方法:基于实际飞行试验采集回波的回放和基于数学模型的仿真回波;推导了回波仿真的数学模型,并基于现代仿真与软件无线电技术完成了模拟器的系统结构与各子模块的设计和实现;理论分析及测试结果表明该模拟器能在实验室条件下有效模拟飞行航迹中不同地形地貌条件下的真实地面散射回波.     

基于海洋二号高度计内定标方案的工程设计和误差分析

星载雷达高度计是很有应用价值的微波遥感器,我国将于近年发射海洋二号卫星,高度计是其主载荷。在航天环境中,硬件性能的不理想会带来测高误差。通过在星上进行内定标工作能够较好地修正这些误差。首先描述了内定标的主要任务,推导了内定标模式中的信号流程。然后,总结了目前国内外星载高度计的内定标技术,对它们进行了分析和比较,选择了一套内定标方案,对延时和衰减参数进行了工程设计,并分析了双频和多带宽体制对内定标的影响。最后,作者对内定标模式1中产生的误差源及其对测高的影响进行了分析,并结合TOPEX参数对内定标模式2对测高性能的改善进行了定量研究。     

星载雷达高度计有源定标器回波模型及性能仿真研究

为了对HY-2卫星雷达高度计进行定标,中国科学院空间科学与应用研究中心微波遥感重点实验室研制了3台有源定标器,并设计了利用有源定标器对高度计进行高度和散射系数定标的方案和算法。基于HY-2高度计和有源定标器的系统参数和定标方案,对高度计接收到的有源定标器回波波形和轨迹进行了仿真,研究了从中提取测量参数的方法,并对测量精度进行了分析。同时验证了3台有源定标器同时工作及其布设方案的可行性。     

基于有源定标器的HY-2B卫星雷达高度计时钟频率偏差在轨测试

雷达高度计的主要功能是测量全球平均海平面高度(SSH:Sea Surface Height),它通过准确测量收发脉冲之间的时间间隔来实现精准的星地距离测量,时间测量的准确度取决于高度计时钟的准确性.卫星在轨运行期间,雷达高度计时钟频率会产生缓慢漂移,时钟频率漂移会影响星地距离的测量准确度,造成对海面高程的测量偏差.在基...     

低空掠海拖靶海浪滤波器的设计与仿真

低空掠海拖靶主要用于模拟反舰导弹。在低空掠海飞行中,含有海浪杂波的无线电高度表的测量高度数据不能直接用于高度控制。在对海浪杂波进行估计的基础上,根据卡尔曼滤波器的原理,综合采用无线电高度表和加速度计的测量信号,设计了海浪滤波器。该滤波器能够有效滤除海浪杂波的干扰,获得高质量的高度信号和垂向速度信号。通过对加速度计零点漂移的估计,能够改善垂向速度和高度的精度,并且得到没有零点偏差的加速度测量。数字仿真结果表明,这种海浪滤波器能够满足系统要求。     

星载海洋雷达高度计中基于FPGA的FFT运算模块的实现及性能分析

FFT运算是星载海洋雷达高度计实时跟踪处理的重要步骤，现代高分辨率雷达高度计要求处理速度更高，这时如果采用软件来进行FFT运算会导致处理时间过长。考虑到上星的需要，提出了一种采用FPGA技术来硬件实现高度计的FFT运算方法，理论和实验结果证明，采用此技术完全能满足高度计有关精度和处理速度的要求，解决了高分辨率星载雷达高度计控制中的一项关键的技术问题。     

An analytical algorithm with a wave age factor for altimeter wind speed retrieval

Based on the specular reflection theory of electromagnetic waves at rough sea surface and the wind wave spectrum model with a wave age factor, the sea surface wind speeds are retrieved from the normalized radar backscatter cross‐section (NRCS) measured by TOPEX/Poseidon (T/P) Ku‐band altimeter using the mean square slope (MSS) calculated from the spectrum models of the wind waves and the gravity‐capillary waves. A relationship between wave age and non‐dimensional wave height is applied to compute the wave age factor using the significant wave height (SWH) and wind speeds obtained from buoy or altimeter simultaneously. The study indicates that the wave age factor has a significant impact on the retrieval of altimeter wind speed. Compared with the operational algorithm for retrieving altimeter wind speed, the wind speed retrieved from the new analytical algorithm based on the wind wave spectrum model with the wave age factor, proposed in this study, can match the buoy measurements better. The effects of the wave age factor on altimeter wind speed retrieval are also shown quantitatively through a series of experiments and measurements. The comparison with the operational algorithm indicates that both the bias and root mean square error (RMSE) between wind speeds retrieved by the proposed analytical algorithm and those observed by the buoy decrease significantly. In the Gulf of Mexico, with the new analytical algorithm, more accurate altimeter wind speeds are retrieved.     

星载雷达高度计设计方案

根据我国现有技术水平，提出了一种测高精度为±１０ｃｍ的星载海洋雷达高度计方案。采用固态放大器和“全去斜坡”技术，围绕着一个微处理器建立起来的自适应跟踪器在频谱分析的基础上完成高度跟踪功能。采用固态放大器，其特征是脉冲压缩比较高、低重量及低发射功率，因而可靠性较高，易于被平台接纳。