风云三号卫星微波探测仪定标原理及算法

微波探测仪是搭载于气象卫星上的重要载荷，可全天候获取大气温度、湿度垂直廓线、降雨等重要大气参数，为气象预报、气候变化研究和灾害性天气现象监测等提供重要数据。定标是星载微波探测仪定量化应用的基础。详细阐述了星载微波探测仪定标基本原理，给出了定标相关基础概念，并根据星载微波探测仪仪器特性，系统地梳理了发射前热真空定标、发射后在轨定标/真实性检验技术和定标算法，同时对定标试验实施方案和定标算法实现的关键点进行了总结，从而建立了完整的星载微波探测仪定标流程和基准，对星载微波探测仪的统一化定标和定量化应用具有重要意义。     

风云三号卫星微波探测仪定标原理及算法

微波探测仪是搭载于气象卫星上的重要载荷,可全天候获取大气温度、湿度垂直廓线、降雨等重要大气参数,为气象预报、气候变化研究和灾害性天气现象监测等提供重要数据。定标是星载微波探测仪定量化应用的基础。详细阐述了星载微波探测仪定标基本原理,给出了定标相关基础概念,并根据星载微波探测仪仪器特性,系统地梳理了发射前热真空定标、发射后在轨定标/真实性检验技术和定标算法,同时对定标试验实施方案和定标算法实现的关键点进行了总结,从而建立了完整的星载微波探测仪定标流程和基准,对星载微波探测仪的统一化定标和定量化应用具有重要意义。     

星载微波大气湿度探测仪再定标共性技术分析

探测大气水汽的星载微波大气湿度探测仪是国内外气象卫星上的关键载荷之一。多台星载微波大气湿度探测仪观测数据构成的长时间序列数据集在天气预报、数据同化和全球气候监测与评估中有着非常重要的作用。由于微波辐射没有绝对基准,并且不同卫星平台上的微波大气湿度探测仪的系统响应特性和定标方法不尽相同,因此,再定标是提高多台星载微波大气湿度探测仪的长时间序列观测数据的长期一致性和稳定性的关键技术。我国的四台星载微波大气湿度探测仪自2008年以来已经积累了超过10 a的重要观测数据集,亟待通过再定标技术实现4台载荷在轨历史观测数据长期一致性和稳定性并有效应用。为此,详细总结了国内外星载微波大气湿度探测仪研究现状,并对国内外星载微波大气湿度探测仪再定标共性技术研究现状进行总结分析,然后给出我国星载微波大气湿度探测仪再定标方案的构想,为再定标处理提供关键共性技术参考。     

星载微波大气湿度探测仪再定标共性技术分析

探测大气水汽的星载微波大气湿度探测仪是国内外气象卫星上的关键载荷之一。多台星载微波大气湿度探测仪观测数据构成的长时间序列数据集在天气预报、数据同化和全球气候监测与评估中有着非常重要的作用。由于微波辐射没有绝对基准，并且不同卫星平台上的微波大气湿度探测仪的系统响应特性和定标方法不尽相同，因此，再定标是提高多台星载微波大气湿度探测仪的长时间序列观测数据的长期一致性和稳定性的关键技术。我国的四台星载微波大气湿度探测仪自2008年以来已经积累了超过10 a的重要观测数据集，亟待通过再定标技术实现4台载荷在轨历史观测数据长期一致性和稳定性并有效应用。为此，详细总结了国内外星载微波大气湿度探测仪研究现状，并对国内外星载微波大气湿度探测仪再定标共性技术研究现状进行总结分析，然后给出我国星载微波大气湿度探测仪再定标方案的构想，为再定标处理提供关键共性技术参考。     

星载微波大气湿度探测仪再定标共性技术分析

探测大气水汽的星载微波大气湿度探测仪是国内外气象卫星上的关键载荷之一。多台星载微波大气湿度探测仪观测数据构成的长时间序列数据集在天气预报、数据同化和全球气候监测与评估中有着非常重要的作用。由于微波辐射没有绝对基准,并且不同卫星平台上的微波大气湿度探测仪的系统响应特性和定标方法不尽相同,因此,再定标是提高多台星载微波大气湿度探测仪的长时间序列观测数据的长期一致性和稳定性的关键技术。我国的四台星载微波大气湿度探测仪自2008年以来已经积累了超过10 a的重要观测数据集,亟待通过再定标技术实现4台载荷在轨历史观测数据长期一致性和稳定性并有效应用。为此,详细总结了国内外星载微波大气湿度探测仪研究现状,并对国内外星载微波大气湿度探测仪再定标共性技术研究现状进行总结分析,然后给出我国星载微波大气湿度探测仪再定标方案的构想,为再定标处理提供关键共性技术参考。     

风云三号微波大气探测载荷辐射定标

风云三号气象卫星是我国第二代极轨业务气象卫星,具有全球、全天候和多光谱探测能力,装载有微波温度计和微波湿度计2台微波大气探测载荷,自2008年首发星升空后,风云三号微波大气探测载荷资料在防灾减灾和数值天气预报同化应用中发挥了积极作用。风云三号气象卫星微波载荷辐射定标是从原始观测计数值出发获取目标亮温的数据处理技术过程,包括发射前定标、在轨星上定标、综合辐射定标和历史资料再定标4个技术环节。精确的辐射定标是星载被动微波辐射计遥感资料定量应用的基础。本文综述了风云三号气象卫星微波大气探测载荷综合辐射定标技术,介绍了风云三号微波大气探测载荷综合辐射定标基本原理及技术现状,展望了风云气象卫星微波大气探测载荷综合辐射定标技术未来发展。     

风云三号微波湿度计航空校飞辐射定标原理及数据分析

风云三号微波湿度计是我国首次在轨定量应用于大气探测的星载被动微波辐射计,为验证载荷辐射性能,发射前于2007年9月至11月开展了航空校飞试验,历时2个月共转场青海湖、敦煌和云南普洱3个试验场,地面同步实施了辐射校正测量。在阐述星载微波大气探测载荷航空校飞辐射定标原理基础上,开展航空校飞数据分析,并与同步辐射校正测量结果进行了比对验证,结果表明风云三号微波湿度计初样产品探测结果符合设计指标要求。风云三号微波湿度计航空校飞试验为其资料在轨业务定量应用奠定了基础,其中航空校飞辐射定标模型支撑了后续风云三号卫星微波湿度计在轨业务定标。     

风云三号微波湿度计航空校飞辐射定标原理及数据分析

风云三号微波湿度计是我国首次在轨定量应用于大气探测的星载被动微波辐射计，为验证载荷辐射性能，发射前于2007年9月至11月开展了航空校飞试验，历时2个月共转场青海湖、敦煌和云南普洱3个试验场，地面同步实施了辐射校正测量。在阐述星载微波大气探测载荷航空校飞辐射定标原理基础上，开展航空校飞数据分析，并与同步辐射校正测量结果进行了比对验证，结果表明风云三号微波湿度计初样产品探测结果符合设计指标要求。风云三号微波湿度计航空校飞试验为其资料在轨业务定量应用奠定了基础，其中航空校飞辐射定标模型支撑了后续风云三号卫星微波湿度计在轨业务定标。     

风云三号微波湿度计航空校飞辐射定标原理及数据分析

风云三号微波湿度计是我国首次在轨定量应用于大气探测的星载被动微波辐射计，为验证载荷辐射性能，发射前于2007年9月至11月开展了航空校飞试验，历时2个月共转场青海湖、敦煌和云南普洱3个试验场，地面同步实施了辐射校正测量。在阐述星载微波大气探测载荷航空校飞辐射定标原理基础上，开展航空校飞数据分析，并与同步辐射校正测量结果进行了比对验证，结果表明风云三号微波湿度计初样产品探测结果符合设计指标要求。风云三号微波湿度计航空校飞试验为其资料在轨业务定量应用奠定了基础，其中航空校飞辐射定标模型支撑了后续风云三号卫星微波湿度计在轨业务定标。     

星载微波探测仪软件时序表化的设计方法

基于一个实际的星载微波探测仪软件项目,介绍了软件时序表化的设计方法.采用该方法实现的软件,其运行过程就是查询时序表的过程,主要特点是软件结构简单、模块功能和结构耦合松散、运行效率高、易更改和测试.这些特点在星载微波探测仪的设计、测试和定标过程中得到了充分的验证,设计方法可为其他航天软件的研制提供参考.     

X波段全极化微波辐射计的计算机仿真

全极化微波辐射计是未来星载遥感海面风场的重要微波遥感仪器,可为短期天气预报、气候学和海洋学研究提供重要的有价值信息,利用软件平台对全极化辐射计进行计算机仿真对于系统设计和全极化定标技术仿真验证具有重要的意义。对X波段相关型全极化微波辐射计进行了计算机仿真,基于ADS软件平台建立了相关型全极化微波辐射计系统仿真模型,对仿真模型有效性进行了验证,并在仿真模型基础上对全极化定标技术进行了仿真验证。结果表明仿真模型准确有效,可为系统设计和全极化定标仿真验证提供参考。     

风云三号卫星微波湿度计数据处理与系统控制的冗余设计方案

微波湿度计是风云三号卫星重要载荷之一,其中数据处理与系统控制单元是控制系统工作状态、数据采集和数据交换的核心部件,该单元的可靠性和安全性对微波湿度计至关重要。结合神舟四号多模态微波遥感器的研制经验,对冗余设计中通用的设计方案进行了分析和比较,详细介绍了风云三号卫星微波湿度计数据处理与系统控制所采用的冗余设计方案的选择依据、基本原理和特点。通过风云三号卫星微波湿度计的实际应用,该方案的可行性与可靠性得到了充分验证。     

基于AMSR-E的全球陆表被动微波发射率数据集

地表微波发射率表征了地物向外发射微波辐射的能力,星载被动微波发射率估算可在宏观、大尺度上对陆表微波辐射进行整体表达,是被动微波地表参数定量反演中重要基础数据,也是在大尺度上获取陆表微波辐射特征的一种途径。本数据集利用搭载在Aqua卫星上的高级微波扫描辐射计(AMSR-E)和中分辨率成像光谱仪(MODIS)的同步观测特点,采用MODIS的地表温度和大气水汽产品数据作为输入,基于考虑大气影响的发射率估算模型,生产了全球晴空条件下AMSR-E传感器运行期间(2002年6月~2011年10月)的陆表多通道双极化微波瞬时发射率。通过产品低频无线电信号影响、数据间比对、分布统计、不同地表覆盖条件的发射率特征、频率依赖和相关性研究等开展验证性分析,结果表明:瞬时发射率的动态大、细节表达丰富,月内日变化标准差在0.02以内,其时空变化、频率依赖和相关性等符合微波理论分析和自然物理过程理解。此套数据集还包括AMSR-E全生命周期的全球陆表逐日、侯、旬、半月及月产品,可用于开展星载被动微波遥感模拟、陆面模型以及陆表温度、积雪、大气降水/水汽/可降水量等反演研究。     

FY-3A/MWHS辐射传递及冷空偏差修正

为了推进FY-3A/MWHS数据与国外同类载荷遥感数据的同化应用,针对FY-3A/MWHS业务L1数据尝试开展大气吸收通道在轨辐射校验,通过瞬时星下点交叉比对(SNO)方法,完成MWHS与美国NOAA卫星同类载荷AMSU-B轨辐射基准的交叉传递。两个同类载荷遥感数据的对比分析表明:MWHS大气水汽吸收线附近的主探测通道与AMSU-B对应通道天线亮温变化特征一致;以辐射校验为基础,可以将AMSU-B在轨辐射基准传递到MWHS冷空辐射修正量,实现微波探测器在轨辐射基准的归一化。辐射交叉校验技术,为两个同类微波探测器在轨遥感数据的融合应用以及在数值天气预报中多源数据的同化应用奠定了基础。     

CE-1卫星微波探测仪测温电路对地面定标精度的影响分析

简要介绍了基于微波连接网络硬件辐射传输模型的CE-1卫星微波探测仪定标试验,给出了试验结果,并对试验结果进行了分析和验证。在此基础上,重点分析了测温精度对地面定标结果的影响,分析结果表明,测温电路的测温精度达到0.5 K,测温电路的性能满足微波探测仪定标的要求,测温误差对地面定标精度的贡献小于0.1 K,在接收机工作温度和环境温度差别较大时,基于测温电路的微波连接网络硬件辐射传输模型校正使定标结果得到明显的改善。