The preliminary cross-calibration of the HY-2A calibration microwave radiometer with the Jason-1/2 microwave radiometers

This article focuses on the cross-calibration of the Haiyang-2A (HY-2A) calibration microwave radiometer (CMR) with the Jason-1 microwave radiometer (JMR) and the Jason-2 advanced microwave radiometer (AMR). The temporal trends in the CMR brightness temperatures (BTs) are compared with those of the JMR and the AMR in terms of period-averaged BT (averaged over each satellite cycle). The differences between them are observed and then corrected. The data pairs at the crossover points of HY-2A and Jason-1/2 are collected. The differences between the BTs of the CMR and those of the JMR and the AMR are further reduced by a latitude correction. The validation results show that after the time and latitude corrections, the root mean square values of the BT differences are clearly reduced by about 0.8, 0.8, and 0.6 K in the three channels, respectively. Based on the time and latitude corrected data, seven kinds of retrieval model (of vapour-induced wet tropospheric path delay, water vapour, cloud liquid, and sea surface wind speed) are built for the CMR. The results of the retrieval models based on the artificial neural networks show smaller differences from the JMR and AMR data than those of the other models.     

卫星高度计电离层校正模型比较分析

雷达高度计电磁波穿过大气中的电离层时,会受到电离子的影响而发生延时现象,从而使高度计的测高数据产生误差,必须对其进行校正。基于Jason-1卫星高度计数据,比较分析了目前多种卫星高度计所采用的主流电离层校正模型:Bent模型、IRI95模型和IRI2007模型。从模型的分层、各层的算法及参数设置方面对3种模型进行了比较,并利用Jason-1卫星高度计的电离层双频校正算法数据对3种模型的校正结果进行了评价。研究发现,IRI模型优于Bent模型,IRI2007模型优于IRI95模型,尤其是在中国近海的中纬度地区IRI2007模型的校正效果最好。上述工作可为HY-2卫星高度计电离层校正的模型选择提供参考。     

星载雷达高度计沙漠散射特性及定标方法研究

为了提高星载雷达高度计海面风速产品的精度并更好地修正海况偏差的影响,有必要对高度计测量的后向散射系数进行定标。分布目标是星载雷达散射系数定标的有效手段,而沙漠的散射特性特别适于高度计的散射系数定标。检验了Jason-2卫星高度计的沙漠回波波形,在澳大利亚辛普森沙漠和我国的塔克拉玛干沙漠选取了适当的区域,收集了在这些区域长达7a的Jason-2高度计数据。基于这些数据,研究了Jason-2卫星雷达高度计在沙漠上的散射系数特性,并提出了基于沙漠的散射系数定标方法,分析了其原理、可行性和试验方案,探讨了高度计和现场定标散射计足迹匹配等关键技术,并对其定标误差进行了分析,论证了沙漠定标场可实现优于0.5dB的定标精度。该方法有助于进一步提升海洋2号(HY-2A)卫星风速和海况偏差产品的质量和应用前景。     

Microwave radiometry of the atmosphere: an experiment from a sea-based platform during ERS-1 altimeter calibration

A steerable dual-channel microwave radiometer was installed on top of an oceanographic tower ofT shore from the Venice lagoon ( Italy) during the calibration experiment of the ERS-1 radar altimeter organized by the European Space Agency. Measurements of atmospheric brightness temperature were carried out over more than two months in the summer 1991. The main objective of the experiment was to obtain the tropospheric electromagnetic excess path length ( AW) required for the correction of the radar altimeter on board the satellite. The instrument calibration and the parameter retrieval algorithms were the main problems to be addressed. The retrieval of other meterological parameters, namely the precipitable water vapour ( K ) and the integrated cloud liquid ( L) was also assessed. An accuracy ( r.m.s.) of about 0-8cm in AH, 01cm in Vand 004mm in L is expected, resulting in a significant improvement when compared to those available from conventional meteorological data.     

基于现场观测的星载雷达高度计定标方法进展

综述了截至目前的高度计定标相关进展。简要论述了星载雷达高度计的发展历史,高度计的主要误差来源,并以此引出并重点论述了用以校正这些误差来源并获得定标参数的3种基于现场观测的高度计定标方法,分别为依据GPS浮标、锚系压力验潮仪阵列以及沿岸验潮仪进行现场观测方法。同时论述了高度计定标场的历史发展,分析了国际高度计定标场的建设现状,重点介绍了国际上4个主要的业务化高度计定标场：Harvest石油平台、Bass海峡定标场、Corsica岛定标场、Gavdos岛定标场与我国为HY-2定标建设中的珠海万山定标场。通过对定标方法与国际业务化定标场的介绍,将为我国HY-2系列星载高度计万山定标场建设提供一定的思路。     

基于现场观测的星载雷达高度计定标方法进展

综述了截至目前的高度计定标相关进展。简要论述了星载雷达高度计的发展历史，高度计的主要误差来源，并以此引出并重点论述了用以校正这些误差来源并获得定标参数的3种基于现场观测的高度计定标方法，分别为依据GPS浮标、锚系压力验潮仪阵列以及沿岸验潮仪进行现场观测方法。同时论述了高度计定标场的历史发展，分析了国际高度计定标场的建设现状，重点介绍了国际上4个主要的业务化高度计定标场：Harvest石油平台、Bass海峡定标场、Corsica岛定标场、Gavdos岛定标场与我国为HY-2定标建设中的珠海万山定标场。通过对定标方法与国际业务化定标场的介绍，将为我国HY-2系列星载高度计万山定标场建设提供一定的思路。     

基于GPS浮标的高度计定标技术研究

20世纪90年代以来,卫星高度计在监测海平面变化、海洋环流、区域海面地形、气候变化等方面做出了巨大的贡献。但是,卫星高度计测量海面高度时都会存在偏差和偏移,需要进行定标。定标的基本原理是在卫星星下点位置处,卫星过境时刻现场测量海面绝对高度值,与卫星高度计的测量值进行对比,得到其偏差和偏移。利用自主设计的GPS浮标测量卫星过境时刻的瞬时绝对海面高度值,分别在山东石岛、海南清澜完成了4次针对HY-2卫星高度计的绝对定标工作。定标结果表明:(1)在岸基GPS基准站的支持下,使用自制的GPS浮标海面高程测量精度优于50mm,满足高度计定标检验的需求;(2)HY-2卫星高度计测量的海面高度测量值随时间产生了漂移,存在系统偏差;(3)通过使用Jason-2高度计数据对HY-2的相对定标和使用GPS浮标对其进行的绝对定标结果表明,HY-2绝对海面高度测量的精度可以达到国际先进水平。     

HY-2 雷达高度计和微波散射计

海洋动力环境卫星(HY22) 是一种获取海洋动力环境信息的专用对地遥感卫星, 计划中的我国第一颗海洋动力环境卫星(HY22A ) 以微波遥感器为主, 包括一台雷达高度计、一台微波散射计和一台多通道微波辐射计。介绍HY22 雷达高度计和微波散射计的系统设计和主要技术指标。
     

基于海洋二号高度计内定标方案的工程设计和误差分析

星载雷达高度计是很有应用价值的微波遥感器,我国将于近年发射海洋二号卫星,高度计是其主载荷。在航天环境中,硬件性能的不理想会带来测高误差。通过在星上进行内定标工作能够较好地修正这些误差。首先描述了内定标的主要任务,推导了内定标模式中的信号流程。然后,总结了目前国内外星载高度计的内定标技术,对它们进行了分析和比较,选择了一套内定标方案,对延时和衰减参数进行了工程设计,并分析了双频和多带宽体制对内定标的影响。最后,作者对内定标模式1中产生的误差源及其对测高的影响进行了分析,并结合TOPEX参数对内定标模式2对测高性能的改善进行了定量研究。     

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。     

基于有源定标器的HY-2B卫星雷达高度计时钟频率偏差在轨测试

雷达高度计的主要功能是测量全球平均海平面高度（SSH：Sea Surface Height）,它通过准确测量收发脉冲之间的时间间隔来实现精准的星地距离测量,时间测量的准确度取决于高度计时钟的准确性。卫星在轨运行期间,雷达高度计时钟频率会产生缓慢漂移,时钟频率漂移会影响星地距离的测量准确度,造成对海面高程的测量偏差。在基于重建型有源定标器对HY-2A卫星高度计时钟偏差在轨测试方法的基础上,提出了从星地斜距函数曲线时间偏移量中提取高度计时钟偏差的估计方法,应用于HY-2B卫星雷达高度计在轨定标测试中,测量了雷达高度计时钟频率漂移量,精度优于0.001 Hz。结果表明：HY-2B高度计原子钟性能稳定,时钟频率偏差造成的测距偏差为毫米量级,平均测距漂移率为2.95×10^-7 m/d。     

基于有源定标器的卫星雷达高度计近海测高基准重建方法研究

利用卫星雷达高度计开展高精度近海高度测量面临诸多问题,重构受污染的近海回波波形,建立近海测高基准是实现高精度近海高度测量的重要基础。介绍一种利用有源定标器重建卫星雷达高度计近海测高基准的方法,以HY-2卫星雷达高度计为例,分别分析了离岸距离大于20km、离岸距离小于2km及离岸距离处于2~20km之间处近海地区雷达高度计回波波形受影响情况,并从理论上推导了该方法建立近海测高基准的精度。在2012年7月5日唐山近海地区HY-2高度计在轨定标试验中,首次观测到近海地区有源定标器转发高度计信号的回波波形,结果表明:利用有源定标器重建卫星雷达高度计近海测高基准的方法可行,该方法将有助于提高近海测高精度。     

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。     

基于神经网络分类的星载雷达高度计近岸回波处理方法

对HY-2B卫星雷达高度计香港近岸波形进行了统计分析,将近岸非海洋波形分为似海洋波形、似陆地波形、单锥波形。在此基础上,提出基于神经网络分类的星载雷达高度计近岸回波处理方法,提取7项波形特征作为回波分类的输入,构建误差逆传播神经网络（Back propagation,BP）,不同的波形类别对应不同的重跟踪方法。其中针对似海洋波形,提出异常波峰剔除的重跟踪方法,有效提高了似海洋波形的重跟踪成功率。使用Jason-2卫星雷达高度计近岸数据进行实验,结果表明重跟踪成功率和数据有效性均得到提高;利用HY-2B卫星雷达高度计直湾岛海域数据进行实验,并将验潮站数据作为参照标准,重跟踪得到的海面高与验潮站的海面高进行差值比较,该方法得到差分序列的标准差为6.5 cm,优于传统处理方法的14.5 cm。     

HY-2卫星高度计定标方法初探

为确保高度计数据的可用性和有效性,发射后需对高度计进行绝对定标。本文首先结合卫星高度计的应用领域,提出了我国HY-2的定标需求,进而介绍了国内外现有的验潮站定标、海上石油平台定标、GPS浮标定标等3种高度计定标法,并分析了各种定标法的优缺点。在此基础上,提出了适用于我国HY-2卫星高度计定标法,并简单介绍了具体的实施方案和数据处理方法。该方法为HY-2的定标方案的确定具有一定的参考价值和指导意义。     

地基、空基、星基微波辐射计定标技术概览

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、环境科学上都有极大的 作用。如果用于工作的微波辐射计没有经过统一、精确、可靠的定标和校验,各自测得的结果将十分 混乱,所以定标技术是微波辐射计研究、应用中的关键课题之一。在不同的使用条件下,微波辐射计 的定标有不同的技术要求和难点。按运载平台的不同,系统地阐述了微波辐射计定标技术的国内外 研究现状和发展趋势,并指出一些值得继续探讨的问题。     

高空间分辨率、高灵敏度微波辐射计研究

简述了进行高空间分辫率，高灵教度徽波栖射计研究的必要性.根据徽波辐封计天线接收地物徽波福封的特性，讨论了三种提高徽波格封计空间分辫率的新技术:大口径天线技术、合成孔径技术、等效口径技术.为了适应未来星载徽波辐升计新型扫描方式的要求，提出了结构简单、高德定、高灵教度的徽波格封计方案-计算机增益波动自动补偿徽波辐升计。     

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。     

卫星高度计轨道设计的因素分析

卫星高度计轨道的选取需要综合考虑到轨道高度、偏心率、轨道倾角和重复周期等多种因素。对高度计轨道设计中涉及的诸多因素,以及高度计的采样模式进行了分析。通过对多颗高度计轨道设计标准的描述,重点分析了T/P高度计轨道参数的选择。在此基础上,提出了我国HY-2卫星高度计轨道设计的技术方案。     

环境卫星CCD传感器场地辐射定标与交叉定标的比较

利用2009年8月敦煌定标场实测光谱数据和大气参数数据,采取反射率定标法,获得环境卫星CCD传感器的定标系数.同时,利用LANDSAT-5的TM影像对环境卫星CCD传感器进行交叉定标.通过对比两组定标结果,并比较其与中国资源卫星应用中心公布的定标系数之间的差异,验证定标系数的可靠性.结果表明,交叉定标与场地定标的差异在...