HY-2A卫星雷达高度计设计及其在轨工作结果

海洋二号(HY-2A)卫星是我国第一颗海洋动力环境卫星,雷达高度计是HY-2A卫星的主载荷之一,发射入轨后仪器工作正常,并获得了大量有效的观测数据。该仪器在20 m有效波高条件下测高精度达到了4 cm,在4 m有效波高条件下测高精度达到了2 cm,其产品精度接近Jason-2卫星高度计。本文就HY-2A卫星雷达高度计系统设计和在轨初步结果进行论述。     

HY-2卫星雷达高度计风速反演验证

本文给出了海洋二号(HY-2)卫星雷达高度计风速反演的双参数算法模型,并利用Jason-1产品和HY-2卫星微波散射计产品定性验证了双参数算法模型的正确性,同时利用星星交叉比对方法、美国国家浮标数据中心(National Data Buoy Center,NDBC)浮标数据验证方法、美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)再分析数据验证方法三种不同方法对该模型进行定量化验证,结果表明HY-2卫星雷达高度计风速反演的双参数算法模型的反演精度达到2.0 m/s的精度,满足海洋业务应用和科学研究的精度要求,可为用户提供满足观测要求的海面风产品。     

GPS浮标测高精度影响因素研究

海洋二号(HY-2)卫星高度计已在轨运行两年多,亟需深入开展海面高度定标工作,基于全球定位系统(GPS)浮标的高度计海面高度定标法是主要的定标方法。GPS浮标定标法的定标精度受到时间窗口、浮标姿态、温盐以及相位中心等因素影响。为了提高高度计海面高度GPS定标法的定标精度,本文对影响GPS浮标测高精度的主要因素进行了分析研究。结果表明,在充分考虑影响因素基础上自主研制的GPS浮标高程测量精度可以达到1 cm,满足高度计海面高度定标要求。     

HY-2A微波散射计风场反演算法

本文针对我国首颗自主发射的海洋二号(HY-2A)卫星微波散射计,建立了业务化运行的风场反演算法,该算法将散射计海面风矢量反演分为粗搜索和精搜索两个步骤,有效地提高了运算效率。采用矢量圆中数滤波算法进行风向模糊解去除,并采用NCEP风场作为背景场对初始场进行选择,提高了模糊去除准确性。算法的反演结果经与NDBC对比和ASCAT风场星星对比验证,结果表明HY-2A卫星微波散射计可提供风速精度优于2 m/s或10%,风向精度优于±20°的海面风场观测产品,可满足海洋科学研究和海洋业务应用的需求。     

HY-2卫星微波散射计在西北太平洋台风监测中的应用研究

本文在简述海洋二号(HY-2)卫星微波散射计工作机制及海面风场反演原理的基础上,针对HY-2卫星微波散射计在轨运行的数据,利用该散射计数据开展海面台风中心定位、结构、台风路径、风速等值线、大风半径等台风参数的定量化应用分析研究。同时将HY-2卫星观测到的海面风场与风云二号(FY-2E)卫星云图进行融合展示,并将HY-2海面风场与ASCAT反演的海面风场和浮标提供的观测数据进行对比验证,多方面的定量分析显示出HY-2卫星海面风场观测的有效性和在台风监测中的优势。最后,对HY-2卫星微波散射计的优缺点进行分析,展望了其可能的改进方向。     

海洋二号卫星雷达高度计测高误差校正算法及验证

影响星载卫星雷达高度计测高精度的因素很多,其中大气干对流层延迟、大气湿对流层延迟、大气逆压延迟、电离层延迟以及海况偏差直接影响海表面高度计算精度。本研究开展了海洋二号卫星雷达高度计上述误差修正算法研究,并利用国外较为成熟的Jason-1/2和Topex/Poseidon(T/P)卫星雷达高度计数据产品对海洋二号卫星雷达高度计使用的误差校正算法进行验证。结果表明,海洋二号卫星雷达高度计数据处理时使用的误差校正算法均可满足精度要求。     

利用海洋卫星HY-1数据反演叶绿素a的浓度

利用去包络线法分析了叶绿素的光谱特征,构造了一种新的指数NDPI（Normalized Difference Pigment Index）反映海洋中的浮游植物。以辽东湾为研究区,通过我国第一颗海洋水色卫星HY-1数据获得NDPI值,再根据实测数据建立了叶绿素a浓度反演模型。和波段比值法及类似SeaWiFS的OCAv4算法比较,NDPI算法优势明显,算法稳定。根据该算法反演整个海区的叶绿素a分布,和前人的现场调查有很好的一致性。结果表明HY-1可用于海洋叶绿素反演,用NDPI算法能获得实时大面积海域叶绿素a浓度。     

利用WaveWatch Ⅲ建立东中国海区域海浪同化系统

利用最优插值法建立了基于WaveWatch Ⅲ的东中国海区域海浪同化系统,它可以同化卫星高度计观测的有效波高.该系统对T/P高度计测得的有效波高的同化试验表明,海浪数据的同化能够改善整个区域的海浪预报效果.其中浮标验证结果表明,同化时效约1d,同化后波高预报的均方根误差减小了约10%,对涌浪区的改善尤其显著,均方根误差可以减至0.3以下.此系统运算量不大,对计算机硬件要求不高,在Linux,Windows操作系统上都可运行,易于推广应用.     

HY-2卫星微波散射计反演风矢量产品真实性检验方法研究

海洋二号(HY-2)卫星微波散射计主要用于测量海表面的风速和风向,为了确保地面应用系统业务化处理软件生产产品的质量,必须对其生产产品进行真实性检验,为数据产品的定量化应用提供依据。本文基于NCEP分析资料数据,对HY-2卫星微波散射计反演风矢量产品进行了真实性检验,检验结果表明:采用NCEP分析数据,除了可以给出HY-2卫星微波散射计反演风矢量产品的整体精度评价之外,还可以用于快速分析与圆锥扫描笔形波束体制相关及测量机理的精度特性分析,辅助分析识别仪器在轨测量性能的短期异常。     

海洋二号卫星扫描辐射计海洋参数反演算法研究

针对海洋二号(HY-2)卫星扫描辐射计,利用辐射传射方程模拟,建立了海面温度、海面风速、大气水汽含量、大气液态水含量和雨率的反演算法,并利用扫描辐射计在轨数据对上述参数进行反演。经过对反演的海面温度和风速全球产品的真实性检验表明,算法合理可行,能够反演大气海洋参数,反演精度满足设计指标需求。目前,其他参数的反演产品的检验还在进行,而且反演算法还要根据对辐射计测量值定标的深入而进一步优化。     

海洋二号卫星3个主要载荷风速测量比较

海面风速对海洋中动能的转移、海气间物质和能量的交换具有非常重要的作用。海洋二号(HY-2)卫星搭载的雷达高度计、微波散射计和扫描微波辐射计均可以用来探测海面风速。区别是雷达高度计只能测量星下点风速,微波散射计可以得到宽刈幅的风场(包括风向和风速),扫描微波辐射计可获得宽刈幅的风速。为了更好地分析3个载荷风速测量能力,针对2013年9月19日"天兔"台风影响海域范围内的海面风速,比较了3种载荷的探测结果。结果表明,在小于20 m/s风速范围内,雷达高度计和微波散射计探测到的风速非常接近,标准偏差小于2m/s,而扫描微波辐射计测量的风速比另外两个载荷测量的风速大;在20～35m/s风速范围内,雷达高度计和扫描微波辐射计风速较为接近;在大于35 m/s的高风速区,只有扫描微波辐射计可以探测出风速,但其测量精度还需要进一步验证。     

不依赖于子波的声波多尺度全波形反演方法

伴随着油气勘探目标复杂性的日益增加,对速度场建模和成像方法都提出了更高的要求。声波介质下的全波形反演方法是现阶段精度最高的速度场建模方法,在复杂介质速度场建模方面具有一定的应用前景。然而,传统的波形反演方法对地震子波的准确性具有较高的依赖性,并且在地震数据主频较高的情况下难以得到有效的反演结果。为此,基于声波方程,通过修改维纳滤波器,通过利用参考道构建滤波器,提出了一种不依赖于子波的全波形反演方法,能够有效避免波形反演对子波的依赖性。由于滤波器目标子波选取较为自由,该方法可以与多尺度反演策略有机结合,实现频率由低到高的递进反演,能够进一步提高反演的稳定性。理论分析和模型试算证明,采用不依赖于子波的多尺度反演方法能够有效避免子波提取问题,在子波错误的情况下可以得到准确的反演结果,并且能够在保证反演稳定性的基础上提高反演精度,反演效果优于传统的波形反演方法。     

Modified version of the Chahine algorithm to invert spectral extinction data for particle sizing

A modified version of the nonlinear iterative Chahine algorithm is presented and applied to the inversion of spectral extinction data for particle sizing. Simulated data were generated in a λ range of 0.2-2 μm,and particle-size distributions were recovered with radii in the range of 0.14-1.4 μm. Our results show that distributions and sample concentrations can be recovered to a high degree of accuracy when the indices of refraction of the sample and of the solvent are known. The inversion method needs no a priori assumptions and no constraints on the particle distributions. Compared with the algorithm originally proposed by Chahine, our method is much more stable with respect to random noise, permits a better quality of the retrieved distributions, and improves the overall reliability of the fitting. The accuracy and resolution of the method as functions of noise were investigated and showed that the retrieved distributions are quite reliable up to noise levels of several rms percent in the data. The sensitivity to errors in the real and imaginary parts of the refraction index of the particles was also examined.     

HY-2卫星DORIS精密定轨技术

2011年8月16日发射的海洋二号(HY-2)卫星是中国第一颗动力环境卫星,搭载的多普勒雷达和无线电定位组合系统(DORIS)作为HY-2主要定轨手段之一。本文较为详细介绍了HY-2多普勒雷达和无线电定位组合系统定轨技术流程和方法,并对其定轨结果进行了初步检验。     

HY－2卫星微波散射计海面风矢量场反演技术研究

主要针对HY-2卫星微波散射计,提出反演海面风矢量模型算法,并进行误差精度分析,给出了HY-2卫星微波散射计数据获取、预处理、风矢量场反演和产品制作技术流程,为HY-2卫星发射上天后能尽快发挥应有的效益做好技术准备,以此推动我国海洋微波遥感技术的发展.     

An iterative boundary element method for Cauchy inverse problems

 We are interested in this paper in recovering an harmonic function from the knowledge of Cauchy data on some part of the boundary. A new inversion method is introduced. It reduces the Cauchy problem resolution to the determination of the resolution of a sequence of well-posed problems. The sequence of these solutions is proved to converge to the Cauchy problem solution. The algorithm is implemented in the framework of boundary elements. Displayed numerical results highlight its accuracy, as well as its robustness to noisy data. Received 6 November 2000     

HY-2卫星微波辐射计地理定位方法

海洋二号(HY-2)卫星微波辐射计采用圆锥扫描的方式,对海面温度和大气等目标进行探测。本文根据该载荷的几何模型,得出了适用于微波辐射计特殊扫描方式的地理定位算法,将其用于该载荷的地理定位,并利用图像对结果进行了初步评估。     

Chan算法在海上声源定位测量中的应用

针对到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）体制下海上声源定位测量问题,研究了Chan算法在定位测量中的应用。建立了基于TDOA体制的海上声源被动定位模型,推导了Chan算法求解TDOA定位方程的步骤,采用了蒙特卡洛数值方法对Chan算法与初始值选择真值的泰勒（Taylor）级数展开法在不同阵元数条件下的定位精度进行了比较,得出了Chan算法在海上声源定位测量中应用条件及基阵布设原则。仿真结果表明,在一定条件下,Chan算法可应用于海上声源定位测量且定位精度较高,研究结果可为海上声源测量系统定位算法设计及基站布设提供参考依据。     

利用字典学习方法的声速剖面反演研究

针对经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)建模反演得到的声速剖面(Sound Speed Profile,SSP)估计值分辨率比较低的问题,文章采用字典学习方法中的K-奇异值分解(K-Singular Value Decomposition,K-SVD)算法生成声速剖面的非正...