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。     

全极化微波辐射计与传统微波辐射计星上定标方法比较分析

高精度星上定标是辐射计测量数据稳定可靠的关键。概述了传统微波辐射计两点定标方案和全极化微波辐射计星上定标的特点,对已提出的3种全极化定标方案应用于星上定标的可行性展开初步分析,并针对传统辐射计和全极化辐射计星上定标方案的差异,从定标方程、定标误差和定标精度3方面进行了对比分析。
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车载多频率微波辐射计与观测数据应用

地基微波辐射计是被动微波遥感研究中进行地面实验的核心仪器。了解辐射计的观测原理以及实验方法对实验的设计和数据的分析具有重要意义。2007年遥感科学国家重点实验室购置了车载多频率微波辐射计,自仪器投入使用以来,获取了多种典型地表的微波辐射测量数据。基于车载多波段微波辐射计开展的地面观测实验为被动微波遥感地表参数反演算法的发展、辐射传输模型的验证等研究提供了重要的数据支持。详细介绍了车载多频率微波辐射计的配置、观测原理和定标方法,并结合地面实验,介绍了利用车载多频率微波辐射计进行实验的方法及数据的处理与应用。该研究对地基微波辐射计观测实验的设计与实施以及对辐射计数据的分析和使用有重要的参考价值。     

相关型全极化辐射计研究

全极化微波辐射计对海洋风场的测量和研究具有重要意义。全极化微波辐射计通过测量目标的Stokes矢量来得到目标的全部极化信息,这对传统的海洋风场测量是一种有效的补充。全极化辐射计主要包括组合型和直接相关型两种类型,通过着重介绍直接相关型极化辐射计,给出了相关型辐射计的系统框图并从原理上对其进行了分析。任何微波测量都离不开定标,对全极化微波辐射计的定标原理和硬件实现技术也作了详细介绍。     

微波辐射计接收机的逆向辐射噪声对天线定标的影响仿真

基于有限积分算法,仿真计算了微波辐射计接收机的逆向辐射噪声温度对于接收天线口面的附加温度,并根据CST仿真软件计算结果,对照给定的简化理论模型,具体分析了微波辐射计逆向辐射噪声温度微波辐射计定标桶罩以及天线口面位置的影响。     

口面定标源天线温度的相关成分分析

口面定标源的天线温度是微波辐射计定标的重要参数,在以往的辐射计定标中都只考虑到它的非相关分量而忽略了相关分量。分析了液氮冷却低温口面定标源和室温源的相关天线温度,导出口面定标源的相关天线温度与辐射计逆向辐射噪声温度、定标源的反射系数和天线口面的反射系数的函数关系。说明减小相关天线温度的有效途径,并举例阐述了这些相关天线温度的大小。     

微波辐射计定标

对微波辐射计的两种定标方法进行了介绍,即分步定标法和整体定标法。分步定标法需要测量的中间参数较多,故误差来源多,定标精度低。整体定标一次完成,没有中间环节,因此定标精度较高,缺点是要求有一个提供给天线的准确、可靠的噪声环境,成本较高。本文在现有的实验条件下,分别对５．４ＧＨｚ和３７ＧＨｚ微波辐射计进行了整体定标和接收机定标,并对定标结果进行了对比。     

一种一维综合孔径微波辐射计的定标方法

综合孔径微波辐射计是被动微波遥感发展的新方向。综合孔径技术利用了以小口径天线阵列合成大的观测口径的技术，解决了在较低频率时天线物理口径要足够大才能得到期望的空间分辨率的严重缺陷。土壤湿度和海水盐度是影响全球气候和水气循环的重要因素。这些参数一般是在L波段范围观测得到，综合孔径辐射计就是减少天线孔径和重量，并最终可以观测反演出这两个参数的一项新兴技术。综合孔径辐射计不同于全功率辐射计，它测量的是视场亮温分布对于天线阵中不同基线长度的可视度函数分量。它的系统主体是稀疏天线阵和多通道相关接收机。在实际应用中，要得到土壤湿度等参数的反演，较高的系统亮温分辨率以及亮温与测量量之间的准确对应是至关重要的，这即是定标工作要完成的任务。定标直接影响微波辐射图解译和判读的准确度，是实现定量化微波遥感的前提。针对一雏综合孔径辐射计系统，给出了一种定标方案。其中分析了天线阵以及多通道相关接收机部分的定标，由得到的矩阵形式的空间频率响应信息推出了亮温图像的反演公式。     

星载微波辐射计定标热源研究

介绍了应用频率在10-90GHz波段的星载微波辐射计定标热源的结构及其功能;论述了定标热源微波吸收材料选择、吸收体结构设计、热设计及温度测控等技术与方法;给出了定标热源吸收率和温度特性测试结果。地面和在轨运行均表明,该定标热源满足星载微波辐射计设计要求。     

星载微波辐射计定标热源研究

介绍了应用频率在10~90 GHz波段的星载微波辐射计定标热源的结构及其功能;论述了定标热源微波吸收材料选择、吸收体结构设计、热设计及温度测控等技术与方法;给出了定标热源吸收率和温度特性测试结果。地面和在轨运行均表明,该定标热源满足星载微波辐射计设计要求。     

星载毫米波亚毫米波辐射计定标的初步研究

星载微波辐射计采用平方律检波,物体的辐射功率与接收机的输出电压成线性关系。因此星载微波辐射计采用高低温两点定标。其中高温定标源采用处在环境温度下的黑体,低温定标源为冷空背景辐射。由 Rayleigh-Jeans公式计算的物体的辐射功率与其物理温度成线性关系,但是随着物体频率的升高,Rayleigh-Jeans公式与Planck定律的近似误差越来越大,此时应根据Planck定律计算物体的辐射功率。从Planck定律出发,对毫米波、亚毫米波辐射计的定标方程进行了推导,并给出了高低温定标源的辐射功率在毫米波和亚毫米波段的表达式。     

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。     

基于神经网络控制的星载微波辐射计

本文提出一种采用神经网络控制技术的消除星载全功率微波辐射计系统增益和等效本机噪声波动的方法。此方法通过基于神经网络的控制系统,控制微波辐射计的系统增益与参考电压,使微波辐射计在轨运行期间系统参数保持不变。系统参数通过地面实验获得,因此在轨运行期间不再需要星上两点定标中的低温基准源,减少了低温定标天线等物理设备。     

我国微波遥感现状及前景

分析比较了遥感技术中使用的可见光、红外和微波遥感器的特点,介绍了微波遥感理论研究内容和我国的研究现状,叙述了我国机载合成孔径侧视雷达、机载微波辐射计、机载微波散射计、机载海洋雷达高度计的研制和应用状况,指出目前我国机载微波遥感器已基本达到实用水平,并且在生产建设、科学研究和防灾减灾中发挥出作用。列出了国际主要对地观测卫星装载遥感器的情况,从中看出微波遥感器在对地观测中日益增强的作用,建议国家对微波遥感的研究和应用加强统一领导,加强机载实用运行、陆基实验、微波遥感理论研究,以确保早日实现我国自己的星载微波遥感。     

全极化微波信号海面风场反演技术现状与发展趋势

全极化微波辐射计是一种新型的被动微波遥感仪器,可以测量海面辐射的全部4个Stokes参数,提供了测量海面风场的一种新方法。首先介绍了国内外先进微波辐射计的技术特点及其海洋遥感应用情况,然后描述了海面微波发射信号的变化机理,以及海面全极化信号的风向谐波特征及其反演海面风场的优势,归纳了全极化微波信号海面风场反演的总体技术思路和产品精度,最后分析了全极化微波辐射计风场反演的关键技术和难点,并对该项技术的发展进行了展望。     

神舟4号飞船多频段微波辐射计及其应用

介绍了我国首次研制的空间对地观测被动微波遥感器--神舟4 号飞船多频段微波辐射计的设备性能参数及指标, 并对海洋、沙漠等地物目标的测量结果进行了分析, 与国外其它星载微波辐射计的测量结果进行了比较。     

星载毫米波辐射计地面定标实验

对CE-1(嫦娥一号)卫星有效载荷微波探测仪初样样机8 mm微波辐射计进行了地面定标实验。测量了接收机的线性度和灵敏度;建立了射频前端微波辐射传输模型;应用该模型并结合测试结果,建立了失配条件下辐射计天线温度的定标方程。实验结果表明,接收机线性度为0.9999,灵敏度为0.17 K,定标误差小于0.85 K。为CE-1正样样机的研制以及科学目标的实现提供了定标参考。