风云三号(D)气象卫星微波湿温度计系统建模和仿真

针对风云三号卫星微波湿温度计,该文建立了全功率式微波辐射计系统的仿真模型,重点对热辐射噪声源、混频器、低噪放、滤波器与检波器等关键性器件进行了参数化建模。从信号处理的角度对全功率式微波辐射计的工作过程进行了模拟,并对仿真系统的输出功率、灵敏度和线性度进行评估与分析。通过与实际仪器的测试结果对比,验证了所提仿真模型的正确性。

     

风云三号D(FY-3D)星地面应用系统产品生成系统设计与实现

本文基于卫星仪器观测的L1数据,结合辅助数据,综合利用多种信息定量提取方法,从多个谱段资料反演生成能反映大气、云、陆表、海表和空间环境等特征的各种地球物理参数产品进行设计,建设了一个可对FY-3D卫星仪器的L1数据进行信息加工和提取处理的PGS业务应用软件系统。     

FY-3C微波温度计在轨辐射非线性定标新方法

结合FY-3C微波温度计地面真空试验数据呈现出的高次特性,理论分析按照马克劳林展开的二极管方程呈现的高次项,分析FY-3C微波温度计在轨辐射非线性特性,设计了两点线性定标修正+三次方程非线性建模订正方法,对温度计的非线性特性偏差进行良好的校正和定标,该方法能够很好的对仪器高次曲线进行良好标定,结果采用O-B和与ATMS进行交叉比对方法进行验证,定标精度比使用国外常规U参数订正方法提高最高达4 K,显著提高全球大气三维温度产品性能.     

风云四号A星干涉式大气垂直探测仪在轨定标及性能评价

干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)是风云四号A星(FY-4A)的三大主载荷之一,其主要功能是实现大气温度和湿度参数的垂直结构观测.为了满足卫星数据定量化应用的要求,FY-4A星成功发射之后,围绕GIIRS开展了一系列的在轨定标和性能评价工作.评价结果表明:除部分通道受到有机挥发物的影响,85%的通道灵敏度优于设计指标;利用大气辐射传输模式,通过比较观测光谱与模拟光谱的均方根误差来确定激光有效采样频率,实现了GIIRS在轨光谱定标,精度达到10 ppm;利用星上面源黑体,考虑到非理想干涉图的相位影响,采用改进后的两点式外黑体定标法,实现了星上在轨辐射定标,长波和中波的平均亮温偏差均小于1 K,优于设计指标.     

FY-3D MWRI在轨交叉辐射定标和海表温度反演

海表温度(sea surface temperature,SST)在气候监测、海洋学研究、渔业经济研究和污染监测等多个方面起着重要作用。本文利用风云三号D星(FY-3D)微波成像仪(Microwave Radiation Imager, MWRI)数据对海表温度进行了反演。首先,以全球降水测量(Global Precipitation Measurement, GPM)卫星微波成像仪(GPM Microwave Imager, GMI)作为参考传感器,采用基于海洋微波辐射传输模型(radiative transfer model, RTM)的双差异方法对FY-3D MWRI进行交叉辐射定标,消除了其在轨辐射定标偏差,为精确反演海表温度奠定了基础;然后,在波段选择的基础上提出耦合微波海表发射率的海表温度多波段反演新算法,与传统的多波段反演算法相比,新反演算法的均方根误差从0.74 K减少至0.69 K;最后,用新反演算法从2020年的FY-3D MWRI数据反演得到全球的海表温度,并用时空匹配的iQuam浮标数据和GMI海表温度产品对反演结果进行精度验证,误差分别为0.04±1.13 K...     

青海湖地区NCEP资料对风云二号C星热红外通道绝对辐射定标影响研究

为了分析大气廓线中温度和相对湿度变化对风云二号C星(FY-2C)热红外通道定标的影响,分别利用2005年6月25日青海湖场地定标试验的实际探空数据和对应时刻NCEP(美国国家环境预报中心)全球再分析大气廓线资料(简称NCEP资料)对FY-2C热红外通道进行定标计算,两种方法定标结果一致.利用2003年8月的14次青海湖实际探空数据和对应时刻的NCEP资料进行FY-2C热红外通道入瞳辐亮度和亮温的对比计算,利用辐射传输计算软件(MODTRAN 3.7)进行大气廓线对FY-2C热红外通道入瞳辐亮度和亮温的敏感性试验.计算结果表明对于青海湖地区,NCEP资料可用于FY-2C热红外通道的辐射定标计算.     

月表微波辐射对月壤厚度及其物理温度廓线的反演

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FY-3B红外分光计亮温资料的云检测算法研究

结合风云三号B星(FY-3B)载红外分光计(InfraRed Atmospheric Sounder,IRAS)资料的通道特性,分析了云在不同波段的光谱特性。与通道亮温偏差阈值法不同,利用通道多光谱信息以及基于平滑梯度和通道信噪比的方法对FY-3B/IRAS资料进行云检测方法研究,更有效地识别出了有云视场点。对2013年1月9日00时至1月14日00时共5天的IRAS资料数据进行了偏差订正,然后采用以上方法进行了IRAS资料云检测。结果表明,经过云检测后的通道亮温偏差服从高斯分布,满足后期变分同化IRAS通道亮温的要求。     

FY-3卫星微波辐射热定标源设计与性能分析

基于FY-3卫星微波辐射热定标源周期性阵列角锥结构,采用时域有限差分算法(Finite Difference Time Domain,FDTD),对其发射率进行仿真分析,并采用空间驻波法(Space Standing Wave Method,SSMW)进行测试。计算表明:热定标源发射率随吸波涂层厚度的增加逐渐提升,但趋于稳定;随着中心频率的增加,热定标源发射率逐渐增大,在典型涂层厚度1 mm 参数下,工作频段内发射率已大于0. 999。测试结果表明:热定标源在工作频段内发射率大于0.995。综合地面热真空试验以及在轨测试结果,表明热定标源辐射面温度均匀度满足设计指标±0.25K的要求;在轨工作时,由于热定标源辐射面与深空背景辐射热量交换更为剧烈,从而导致其辐射面温度均匀度大于地面测试结果。该项研究为FY-3 后续型号以及其它型号星载微波辐射热定标源产品的升级换代提供工程应用基础。     

FY-3B红外分光计亮温观测模拟偏差订正的初步研究

变分同化FY-3B红外分光计(InfraRed Atmospheric Sounder,IRAS)的通道亮温要求亮温观测模拟偏差满足高斯分布。由于卫星数据处理以及数值预报模式等包含的误差不服从高斯分布,因此需要对偏差进行订正。首先对IRAS资料进行云检测等初步质量控制;在统计了IRAS的20个通道亮温之后,发现扫描偏差具有星下点对称性;最后对扫描和气团偏差进行了订正。结果表明,订正后IRAS高层通道1、10以及近地面通道14的偏差绝对值有所增加,水汽通道13和地面通道20的偏差标准差有所增加,其它15个通道亮温观测模拟偏差均值从1.04 K减小到了-0.30 K,相应的标准差从2.28 K减小到了1.99 K。偏差概率分布更具高斯性。     

噪声温度对卫星电视接收系统接收能力的影响

环境噪声对卫星电视广播接收系统的干扰是不可避免的。提高接收系统的品质因数，是探索减少干扰的有效途径。通过讨论环境噪声温度和内部噪声温度，探讨如何提高系统品质因数，从而提高卫星电视接收系统的接收能力。     

Microwave Limb Sounder THz module on Aura

The objective of the Microwave Limb Sounder THz module on the Aura satellite is to measure stratospheric and mesospheric OH. This paper describes the optical design, alignment, calibration, and performance of the THz module. The calibration uncertainty for one limb scan is substantially less than the precision due to radiometric noise. For averages of many scans, the dominant calibration uncertainty of 2% is due to uncertainty in beam efficiency.     

风云二号辐射计的红外杂散光抑制研究

风云二号卫星云图显示扫描辐射计存在红外杂散辐射,因此需要对光学系统作进一步改进以减少杂散辐射。利用TracePro软件对该系统的红外杂散辐射的形成机理和入侵途径进行了仿真和分析。基于分析结果对该光学系统的红外杂散辐射提出了几项有效抑制措施,并通过计算系统的点源透过率(Point Source Transmittance,PST)函数对这些改进措施进行了评价。     

卫星地球站系统噪声温度的测量

卫星地球站的品质因数G／TSYS是一个十分重要的指标。而限于客观条件，G／TSYS中的关键参数——系统噪声温度TSYS的测定往往难以实施。笔利用单位现有的仪器设备，实现了业余条件下对TSYS的测定，为地球站的设计和建设提供了参考数据。     

风云三号气象卫星红外分光计在轨交叉定标精度监测系统

为了满足定量遥感对红外探测仪器定标精度监测的需求,采用风云三号气象卫星红外分光计(IRAS)与国际基准红外高光谱探测仪器进行交叉比对的方法,建立了FY-3C气象卫星红外分光计与高光谱仪器IASI的在轨交叉定标精度监测系统.通过对2014年一年的IRAS观测数据的定标精度监测和分析,结果显示,IRAS与IASI的相关系数均在0.98以上,通道1和18的定标偏差最大,分别为-3.7 K和2.1 K,通道9和16也有超过1K的偏差,其他通道的平均偏差均在1 K以内.地表观测通道8、9、18、19、20由于受卫星观测时空变化频繁的影响偏差标准差较大,在1.5~3 K左右,其他通道观测误差稳定性较好,均在1.5 K以内.通道2、3、4,10~13的定标偏差随目标亮温变化趋势不明显,通道14~20定标偏差随目标亮温变化趋势最强,最低和最高目标亮温对应的定标偏差之间的差别最大可达到5 K.定标偏差的时间序列分析表明大部分通道的定标偏差在一年的时间内保持稳定,变化幅度不超过0.3 K;通道15、19、20的定标偏差变化幅度约为1 K,通道1、14、16、17、18定标偏差一年的变化范围达到2~4 K.总之,在轨交叉定标精度监测系统为实时监测定标精度的变化提供了有效工具,为诊断仪器性能和改进定标方案提供了参考依据.     

三洋摄像机调焦聚焦噪声抑制技术研究

类似数字摄像机的视频采集系统在摄像头缩放或自动对焦时产生较大声噪,回放时主观听觉十分明显.因此需要研究一种抑制一种语音降噪算法,用于消除马达高速旋转引起的可感知机械干扰声噪.本文提出能够平滑调焦和自动聚焦及语音增强的方案.通过改进的鲁棒自适应麦克风阵列方法从带噪信号中恢复语音;同时采用子带后处理法进一步降噪,保证稳定性...