微扰法结合最小二乘支持向量机反演土壤湿度

将最小二乘支持向量回归技术应用到土壤湿度反演研究.利用微扰法数值模拟不同雷达参数下裸露土壤微波后向散射特性.经过数据敏感性分析,选取雷达频率为L波段(1.4 GHz),双入射角(40°、50°),并设计多种反演方案,分别以单极化、双极化及同极化后向散射系数比值作为微波信号样本信息,经过适当的训练,利用最小二乘支持向量回归技术对土壤含水量进行了反演研究.结果表明:当采用多入射角、同极化后向散射系数比值作为微波信号样本信息时,反演结果具有较高的精度.同时,经过与人工神经网络结果比较,证明了该方法的有效性及抗噪声能力,为土壤湿度的实时反演研究提供了一种新方法.     

不同海域多波段小擦地角海面散射特性的影响因素分析

根据东南沿海和西太平洋海面温度场与盐度场卫星数据,利用双Debye模型以及含泡沫的M-G模型计算等效介电常数.分析表明:不同海域温度与盐度变化对P/L波段介电常数虚部的影响大于实部,其他频段影响略小;但介电常数对给定频率的海面散射系数影响只在0.1 dB左右,故主要影响仍来自于不同海域的海情海况.基于修正双尺度法和矢量辐射传输理论,提出了多尺度海面电磁散射的含泡沫修正双尺度方法,考虑实际海面海况与不同频率的截断波数,数值计算了不同波段(即P、L、S、X、Ku波段)频率海面后向散射系数随风速风向、波高、泡沫覆盖率、频率与极化等影响因素的变化情况,总结分析了基于多尺度海面小擦地角电磁散射机理.     

遥感、遥测、遥控

TP73 00041577利用双波段补偿法提高卫星高度计海面风速反演精度/陈戈,方朝阳,徐萍(中国科学院遥感应用所)11中国图象图形学报.一1999,4(11)一970一975提出了一种利用卫星高度计测量的同步双波段雷达散射截面数据(a吴u和,吕)提取海面风速特别是高风速信息的补偿算法.这一方法的基本思想是假定在正常情况下,高度计测量的Ku和C波段的后向散射截面对于某一风速存在一种“标准”关系,降雨和大浪等异常大气海洋过程的出现会导致a吴、/a吕偏离其“标准”位置而产生一个系统误差,通过对这一系统误差进行修正和补偿,可以有效地消除其影响并显著提…     

高频地波雷达风速直接反演的经验模型

利用风浪经验模型从高频地波雷达(HFSWR)的回波谱数据中反演风速需要有效波高等先验信息,因此风速的反演受有效波高反演精度的影响。该文基于风浪经验模型,利用风速和高频地波雷达海面回波二阶谱与一阶谱能量之比的关系,发展了无需波高信息的风速直接反演的经验模型。将风速反演经验模型应用到高频地波雷达风速的反演中,对两部不同频率的雷达在不同海域获得的数据进行了比较分析,结果表明,该文中采用的经验模型能够有效地对风速进行反演,其中三参数模型的结果略好于双参数模型。     

碎浪在大角度对海面后向散射系数的修正模型

应用双尺度方法(Two-Scale Method,TSM)计算了海面的后向散射系数(Backscattering Coefficient,BSC).由于实测的海面散射系数在大角度与理论不相符,尤其是水平(Horizontal,HH)极化,中等尺度的碎浪模型被用来对海面散射系数进行修正.通过对不同参数的中等尺度碎浪散射系数进行统计平均,可以得到碎浪的平均散射系数.运用碎浪的覆盖率模型,将碎浪模型与海面的散射系数进行结合,得到了含碎浪的海面散射系数修正模型.结果表明,该模型在大入射角下能对HH极化有明显的修正作用,使其与实验数据更为吻合.对于垂直(Vertical,VV)极化,TSM计算的结果本身就与实验数据吻合得较好,碎浪也没有对其有明显的修正.     

小硕器材屋

PBITurbo-4200C/Ku双波段双极化二输出馈源一体化高频头■双波段3.4～4.2GHz(C波段)和11.7-12.75GHz(Ku波段)双极化(水平或垂直二路卫星信号同时输出,可与切换开关配     

二维分形海面的全极化散射模型

采用二维分形海面模型模拟海面状态,根据惠根斯原理,把海面近似为无数克希霍夫散射面,并根据驻相原理导出散射面法线的方向导数,推导出笛卡儿坐标系下椭圆极化入射时海面的散射场和局部坐标系下的散射系数矩阵,建立了二维分形海面的全极化双站雷达散射模型,并数值计算了全极化海面雷达截面.与经典单极化散射模型相比,该模型不仅保留共极化(HH极化VV极化)散射信息,还包含了多极化SAR海浪谱反演过程中必不可少的交叉极化(VH极化HV极化)信息.数值结果表明用该模型计算的共极化雷达截面与其他文献计算的结果能很好的吻合.同时给出了二维分形海面的不同接收方位雷达截面的数值模拟结果.     

一种结构新型的双频双极化共口径微带天线

介绍了一种结构新型的双频双极化共口径缝隙耦合微带天线,天线工作的中心频率分别为2.1GHz(L波段)和8.6GHz(X波段),在两个工作频率采用了底馈的馈电方式.用时域有限差分法分别对L波段和X波段双极化的微带辐射单元进行了模拟分析,制作了L波段的2×2元即X波段的8×8元阵天线,同时给出了测量结果.     

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...     

全极化昆虫雷达生物参数反演方法与外场定量试验验证

全极化雷达是新一代昆虫雷达的发展方向.本文介绍了全极化雷达的昆虫体轴朝向、 体重和体长等生物参数反演方法.相对传统方法,这些方法精度更高,然而,这些方法仅经过微波暗室测量昆虫数据验证了可行性,还未经过实际全极化雷达外场测量验证.本文利用Ku波段全极化昆虫雷达,设计并开展了基于双无人机协同飞行悬吊昆虫的外场定量试验,测量...     

星载合成孔径雷达海面风场反演方法研究进展

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）因其全天时、全天候、高分辨率对海探测的特点,在海面风场反演方面具有独特优势。分别以合成孔径雷达风向、风速以及风矢量反演为主线,对国内外相关工作进行了详细的总结。     

单通道物理法反演海表温度的参数敏感性分析及验证

定量分析了反演海表温度的单通道物理法对海水比辐射率、海面风速、海水盐度、大气透过率、大气上下行辐射等参数的敏感性,发现海水比辐射率、大气透过率对算法精度影响较大,是单通道物理法反演海表温度的主要误差来源.在不同的波段,单通道物理法对参数敏感性也有较大差别,中红外波段的敏感性要小于热红外波段.为了验证单通道物理法的可行性、精度及参数敏感性分析的结果,选择墨西哥湾海域2009年全年夜间MODIS实测数据进行实验.结果表明,中红外波段的单通道物理法反演海表温度的精度高于热红外波段,达到MODIS劈窗算法海表温度标准产品同等精度,这与参数敏感性分析的结果一致.由于中红外波段单通道物理法精度较高,一方面,可以满足常规的业务观测需求,为海表温度反演提供新的技术手段;另一方面,可用来标定劈窗算法系数,弥补海洋现场观测站位空间分布不足的问题.     

二维海面上方金属目标复合散射快速算法研究

为快速获取二维海面上方金属目标的复合散射,通过改进计算分层粗糙面散射的层内波传播展开法(PILE),结合快速计算二维粗糙面散射的稀疏矩阵平面迭代与规范网格法(SMFIA/CAG),以及计算金属目标散射的基于三角屋顶(RWG)基函数的矩量法(MoM),提出了结合稀疏矩阵平面迭代及规范网格法的扩展层内波传播展开法(E-PILE+SMFIA/CAG)。引入锥形入射波以减小人为截断粗糙面所引起的边缘衍射,采用蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟生成具有Pierson-Moskowitz(PM)海浪谱的随机海洋粗糙面。数值分析了海面上方典型导体目标的复合双站散射系数,验证了算法的有效性与收敛性。最后,应用该算法计算了海面上方导弹目标的电磁散射,讨论了目标高度及海面上风速对复合散射系数的影响。     

海面多路径效应对被动微波测角的影响分析

在拦截超低空目标时,海面多路径效应会严重影响被动制导型舰空导弹的测角精度。首先阐述海面多路径效应产生机理,然后结合旋转式相位干涉仪的测角原理,通过建立海面多路径镜面反射几何模型,给出了双天线直达信号和镜面反射信号表达式。在此基础上,选取典型超低空弹道,根据仿真结果代入多路径计算模型,分析超低空弹道多路径效应对测角精度的影响。仿真结果表明,海面多路径效应对被动微波体制导引头测角影响显著,为下一步研究抑制多路径影响措施提供了重要参考。     

波导环境下雷达后向散射系数研究

海上大气波导会显著改变雷达电磁波的传播性能,反应到雷达图像上表现为强烈的海杂渡回波信息。为了探究大气波导的影响因素,采用改进的GIT模型仿真方法模拟出波导背景下不同风速对雷达后向散射系数的影响,并且利用谱估计技术计算出掠射角随距离的变化。通过仿真结果分析,风因子对雷达后向散射系数影响显著,仿真结果对进一步利用海杂波反演大气渡导及提高舰载雷达探测性能具有重要指导意义。     

基于星载激光雷达的AOD与海面风速关系研究

海面上空气溶胶的产生和传输在一定程度上和风有关,研究气溶胶和风速间的关系,对增加大气模式的预测精度有重要意义。文中使用CALIPSO卫星CALIOP激光雷达L2（V3.01）气溶胶层与云层数据,与准同步AQUA卫星的AMSR-E海面风速数据,采用2007年和2008年的1月、4月、7月、10月共8个月的观测数据,研究波长为532 nm的气溶胶光学厚度（AOD）与海面风速间的关系及其随季节、年份的变化。结果显示,无云条件下,全球海洋上空AOD与风速存在关系：当风速在0-12 m/s时,AOD随风速增大而增加,当风速在4-12 m/s时,AOD与风速近似线性关系,当风速>14 m/s时,AOD趋于平稳。     

一维改进分形海面模型及海谱分析

针对经典分形模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,提出了一种统计模型和归一化带限Weierstrass分形模型相结合的一维粗糙海面模型,得到改进分形表面功率谱,并且和PM谱进行了对比,对分形维数、频率幅度尺度因子、风速等参量对一维海面轮廓的影响做了进一步分析.研究表明:在不同风速下表面功率谱和PM变化趋势是一致的,证明了改进方法的正确性.海面形状具有大尺度涌浪和小尺度张力波的特性,并且统计模型和分形模型的性质在改进模型中依然适用,验证了模型的合理性.     

海洋环境对雷达海杂波后向散射特性影响分析

为分析海洋环境对雷达海杂波后向散射特性的影响,建立了一种基于修正复合模型方法的雷达海杂波后向散射关系模型。雷达入射余角较大时,主要散射形式为镜面散射;入射余角较小时,主要散射形式为Bragg散射。考虑了逆顺风条件下后向散射系数的差异性,改进了原有模型Bragg散射的方向海谱部分,增加了风向因子。利用模型对不同入射角条件下海洋环境因素与后向散射系数的关系进行了仿真计算。计算结果表明,当海面作为雷达波的反射面时,雷达后向散射特性十分复杂,风速、风向、海浪、降水、海面油污等海洋环境因素都会对其产生影响。其中,风速和有效波高对海面后向散射的影响最大,风向次之,降水再次之,而海面油污的影响最小。      

修正双尺度模型在非高斯海面散射中的应用

基于海浪在水平及垂直方向上的倾斜效应,应用修正的双尺度模型求解非高斯海面的电磁散射,在经典的一阶微扰散射系数上添加了一个附加散射系数项,它与非高斯海面的双谱函数成正比,且该项反映了海面后向散射系数在逆风和顺风向上观测结果的不对称性.在修正模型中还考虑了遮蔽函数、曲率效应等因素对散射结果的影响.最后应用修正的双尺度模型数值计算并讨论了非高斯海面后向电磁散射特性,修正模型下的计算结果与实验数据有较好的吻合.     

星载光子计数激光雷达海面点云仿真方法

星载光子计数激光雷达作为一种新的探测体制激光雷达,已开始应用于海面测量。然而受海风等多种因素的影响,海面存在一定的粗糙度和较大的起伏变化,因此光子计数激光雷达返回的信号点云在返回能量和信号光子分布上存在较大的变化,潜在的影响到了海面高程测量精度。本文基于JONSWAP海浪谱和微面元模型理论,结合蒙特卡洛方法建立了光子计数激光雷达海洋目标的仿真模型。以ICESat-2星载光子计数激光雷达的系统参数作为输入,仿真了不同风速条件下海面的信号光子分布,通过与ICESat-2实测结果对比证明了仿真方法的正确性。基于仿真模型,分析了不同风速条件下,光子计数激光雷达的测距误差分布。结果表明,光子计数激光雷达测得的海面高程小于实际参考海面,且测量偏差和标准差随风速增加而增大,当风速为10m/s,累计脉冲次数为100次时,测量偏差约为-2.5 cm,标准差为3.6 cm。所建立的仿真模型和分析结果对优化针对海面观测的星载光子计数激光雷达的系统参数设计和平均海面观测结果修正具有重要的参考意义。