地基多通道微波辐射计大气廓线反演方法研究

本文讨论了35通道地基微波辐射计反演温度、水汽廓线的BP神经网络反演方法,对神经网络的层次结构、样本选择、训练方法等进行了分析,并将反演结果与探空数据进行了比对,分析了误差产生的原因。结果表明,BP神经网络反演的廓线数据具有很好的精度,满足实际使用要求。     

基于微波辐射计进行海雾监测

QFW-6000型微波辐射计可连续监测大气温度和湿度廓线,并实时输出大气水汽含量和液态水含量等信息。本文介绍了海雾的形成条件和观测手段,并详细阐述基于QFW-6000型微波辐射计进行海雾监测的方法,通过海雾生消过程下的观测结果分析,表明该设备具有优良的海雾观测能力。     

基于地基微波辐射计的大气参数廓线遥感探测

介绍了实时连续遥感探测大气温度廓线、湿度廓线和液态水含量廓线的地基微波辐射计。通过无线电气球探空测量的温度、湿度廓线、太阳辐射计测量的晴天水汽总量与微波辐射计探测结果的对比,证明该微波辐射计可以可靠地探测大气温度、湿度和水汽总量。通过对两个典型天气事件微波辐射计的观测数据分析表明：微波辐射计还可以监测云和天气变化的过程信息。     

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.     

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.     

周期两点定标微波辐射计原理研究

根据热辐射理论,任何温度处于绝对零度以上的物体都存在热辐射。通常用亮度温度来表征物体的辐射强度,其取决于物体本身的几何特性与介电特性。微波辐射计是用于测量物体微波辐射能量的被动遥感仪器,在军事、环境科学上都有重要的作用。阐述了微波辐射计的定标原理,介绍了周期两点定标方法,并简要描述了某毫米波成像辐射计的结构组成和工作原理。     

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。     

综合孔径微波辐射计多通道数字相关器设计

综合孔径微波辐射计可以搭载于海洋观测卫星或综合对地观测卫星上,实现对全球海洋盐度和土壤湿度的大尺度测量。数字相关器是综合孔径微波辐射计中最为关键的部件,对微波辐射计应用有决定性作用。文中详细介绍了一种多通道数字相关器的设计和实现方法。该方法能够有效减少FPGA资源占用率,提高数字相关器的实时处理能力,降低系统复杂度。基于此方法设计的多通道数字相关器系统包含3个信号采集器和一个信号处理器。数字相关器使用Xilinx公司的Virtex5系列FPGA作为主处理芯片,通过GTX接口在采集器与处理器之间传输高速数据,能够对144路中频为75 MHz、带宽为30 MHz的信号进行实时相关处理。测试结果表明,相关系数的测量精度超过0.99。     

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.     

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。     

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%。     

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%。     

微波辐射计的SIR图像重建算法

提出了图像重建可以提高微波辐射计分辨率,并对图像重建的SIR算法原理进行了研究;从采样间隔和迭代次数两方面分别对图像含噪声和不含噪声两种情况进行仿真验证.结果表明,SIR算法是一种有效的图像重建算法.     

高灵敏度、高稳定度微波辐射计技术研究与实验验证

使用星载综合孔径辐射计进行海洋盐度探测是微波遥感领域的一个研究热点。为了达到海洋盐度探测所需准确度指标,综合孔径辐射计的辐射计单元需要同时具有非常高的灵敏度及定标稳定度。该文研究了一种兼顾高灵敏度和高稳定度的辐射计技术,通过实时定标的方法保证稳定度指标,通过定标数据平均的方法提高灵敏度指标。首次通过频域分析得到最优定标数据平均时间。完成了长时间稳定度实验,实验结果表明：该辐射计稳定度在3天(3 d)内优于0.12 K,灵敏度优于0.1 K,达到了海洋盐度探测综合孔径辐射计对辐射计单元的需求。