星载微波成像仪接收通道的仿真研究

星载微波成像仪接收通道即微波辐射计,是星载微波成像仪的核心部分。对其进行仿真研究的关键和基础是信号处理方法。给出了接收通道各环节的数学模型;采用快速离散富里叶变换处理信号;分析并缓解了由于离散富里叶变换带来的频率分辨率与样本点数之间的矛盾;以全功率微波辐射计为例进行了仿真研究并给出了结果。为进一步实现系统仿真调试和环境仿真调试奠定了基础,并为其它类型微波辐射计的仿真研究提供了借鉴。     

数字增益自动补偿微波辐射计计算机仿真分析

数字增益自动补偿微波辐射计是一种新型的微波辐射计,有效地补偿了微波辐射计系统增益 的波动,提高了系统的稳定性。按照目标微波辐射能量在系统中传递的物理过程,利用物理与数学 相结合的方法建立了数字增益自动补偿微波辐射计的计算机仿真模型。应用已测得的系统参数(噪 声系数、增益),对系统性能进行了仿真分析,取得了与实际系统特性较好的一致性。同时,解释了工 程设计中涉及的主要问题。     

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。     

基于Simulink的干涉式微波辐射计系统仿真研究

介绍了通过Matlab/Simulink建立干涉式微波辐射计系统仿真模型的方法。针对干涉式微波辐射计的基本构成单元——二元干涉仪,搭建了仿真模型,通过对辐射计随机噪声测量过程的模拟,实现了单通道全功率测量仿真及双通道干涉测量仿真,在时域范围内实现了对系统测量精度、灵敏度指标的定量化分析。     

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。     

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。     

提高微波辐射计测量精度研究

从测量误差的理论角度,分析了影响微波辐射计系统测量精度的各种因素,提出了研制和应用微波辐射计系统所要依据的4个温度概念,并从应用条件角度讨论了提高陆基、机载、星载微波辐射计系统测量精度的一些具体技术方案。     

机载8毫米成像微波辐射计图像预处理

机载8毫米成像微波辐射计以中国海监飞机为平台,是国家863计划课题《航空遥感多传感器集成与应用技术系统》中的重要传感器之一,主要用于海洋溢油与海冰参量监测。微波辐射计图像处理技术为溢油体积、海冰厚度等信息特征的提取提供了依据,解决微波辐射计图像空间分辨率与温度分辨率相互制约问题,提高图像空间分辨率,并保持目标边缘清晰。对机载8毫米成像微波辐射计飞行实验数据的分析以及图像预处理方法作了详细介绍,并且获取到预期的航空遥感图像,对今后进一步的辐射计图像处理打下良好的基础。     

非降水条件下微波辐射计海面风遥感产品性能分析

通过对5种微波辐射计SSM/I、SSM/IS、TMI、AMSR\|E和WINDSAT以及2种微波散射计ASCAT和QUIKSCAT多年的海面风产品同浮标同步的实测资料进行数据匹配处理,再对匹配后的数据进行数据分析和统计。研究结果表明:微波辐射计遥感海面风的性能在1 m/s左右,可以满足绝大多数应用的需求。微波辐射计的低频海面风产品性能优于中频产品,但是中频数据地面分辨率高,建议在近海应用中使用中频产品,在大洋应用中使用低频产品。就不同微波辐射计而言,AMSR\|E和WINDSAT性能较优,SSM/I和SSM/IS性能较差,TMI则处于中等水平。微波辐射计测量风速的性能与微波散射计相比处于同一水平,但在高风速段微波辐射计有一定优势。微波辐射计中仅全极化微波辐射计WINDSAT具有测量海面风向的能力,在低风速段,WINDSAT测量海面风向的性能远远不及微波散射计,只有风速超过6 m/s时,WINDSAT提供的海面风向数据才能符合应用的需求。当风速超过8 m/s后,WINDSAT遥感海面风向的能力就和微波散射计基本一致。在此基础上,提出了强风条件下深入研究的必要性,并对浮标测风存在的问题做出了初步的分析并指出了改进的方向。
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多通道地基微波辐射计的1D-VAR反演算法研究

地基微波辐射计当前已成为大气参数连续观测并同步反演天气预报的重要工具之一,研究表明随着辐射计通道数目的增多,信息量增大,数值天气的预报能力也会更强.本文着眼于较多通道的地基微波辐射计,探索尝试利用一维交分法对其大气廓线进行反演仿真,利用相关算法对反演结果的垂直分辨率和精确度进行了评估,同时对比了不同通道数量的辐射计的反演性能.结果表明,大气廓线垂直反演值能够以较小的误差接近数据库真实值,具有更高的垂直分辨率和反演精度,能够提供更准确的反演结果,这对较多通道的微波辐射计的研究论证有着重要作用,对提高天气的预报能力有着重要意义.     

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。     

综合孔径微波辐射计的技术发展及其应用展望

介绍了综合孔径微波辐射计成像的基本原理, 回顾了干涉式综合孔径技术在过去十余年间的发展历程, 较详细地介绍并分析了目前世界上已有或在研的综合孔径微波辐射计系统, 其中包括美国的ESTAR 及其2D2STAR , GeoSTAR 计划, 欧空局SMO S 计划上的主载荷MIRAS, 芬兰赫尔辛基技术大学的HUT 22D, 以及中科院空间中心研制的C 波段及X 波段综合孔径微波辐射计等。最后, 对干涉式综合孔径技术的应用前景作了简要介绍与展望。     

机载五厘米微波辐射计及测水温的研究

介绍了机载5厘米微波辐射计及探测海水温度的机理,达到80年代国际水平。实践证明全天候、大面积测量海水表面温度对渔业资源的开发有较大的效益。     

FPIR实时快视成像方法

一维全极化综合孔径辐射计(Full Polarization Interferometric Radiometer,FPIR)是一种轻量化的高空间分辨率的综合孔径微波辐射计系统。基于综合孔径辐射计成像原理及X波段FPIR原理样机,提出一种快视成像方法:(1)对原始数据进行抽取和平均,降低实时处理运算量;(2)简化误差处理过程,进而利用傅立叶变换法和G矩阵法反演亮温。通过对FPIR原理样机的地面实验,验证了该实时快视成像方法的有效性。     

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。     

L波段合成孔径微波辐射计机理及原理性实验

简要介绍了被动微波遥感在低频波段上的应用和孔径合成方法提高空间分辨率的原理,完成了双通道相关干涉辐射计原理样机的设计与研制,对系统的互相关处理功能进行了原理性实验。结果表明,系统将双通道之间的相位差完整地复现出来,解决了孔径合成技术中互相关处理这一关键技术。     

神舟4号飞船多模态微波遥感器地面配合试验

神舟4号飞船微波辐射计(RAD)是一个多波段被动微波传感器,用来测量海洋、大气和陆地表面的地球物理参数。为了对发射后RAD性能进行检验,我们于2002年底到2003年1月,在中国南海进行了神舟4号多模态微波遥感器地面配合试验。试验期间完成了微波辐射计海面同步多角度测量、海面水文气象参数测量以及大气气象探空测量。试验获得了大量宝贵的现场测试数据。对试验过程进行了简单的介绍,重点对于测量结果进行分析。同时将地面试验微波辐射计测量的结果与RAD测量的相应结果进行了比较。