面向海流反演的多普勒散射计天线转速优化方法

本文针对多普勒散射计天线转速过快或者过慢导致海流反演精度较低甚至无法进行海流反演的问题,提出了一种面向海流反演的天线转速优化方法。该方法以研究区域内被天线波束覆盖3次或者4次的目标海面数量为目标函数,以顺轨与交轨方向的波束足印连续性、空间分辨率要求作为约束条件,结合天线转速与天线扫描损耗的关系,建立了非线性约束下的多普勒散射计天线转速优化模型,利用优化得到的天线转速计算得到每个目标海面的观测方位向组合。利用海洋表面流实时分析数据,采用基于观测方位向优选的矢量流合成方法进行了海流反演实验。结果表明,在天线转速为20 r·min^(-1)时,不同研究区域内被雷达内、外波束足印覆盖到3次或者4次的目标海面数量占总目标海面数量的80%以上,反演得到的流速、流向标准差小于0.1 m·s^(-1)、20°,满足海洋工程应用对海流观测的精度需求。

干涉雷达技术用于林分高估测

如何使用遥感手段测量林分高一直是遥感技术积极探索的应用领域之一。雷达干涉测量 (InSAR)技术充分利用了雷达数据中的相位信息 ,从单视复型干涉影像数据对中提取地表高程信息。近年来这一技术取得了快速的发展 ,得到了广泛的应用。该文利用美国航天飞机SIR C/X SARL波段和C波段数据进行干涉测量处理 ,并将之应用于林分高估测。首先简要介绍了雷达干涉测量技术的发展及其基本原理 ,接着总结提出了用雷达干涉测量技术估测有效林分高的方法 ,并将估测结果与实际的外业测定数据进行了比较。采用直接与林缘相差分的方法进行有效林分高的估测 ,在黑龙江省大兴安岭实验区的初步结果说明了雷达干涉处理技术有用于有效林分高估测的潜力 ,显示了这一技术在林分高估测和林分高生长监测中的巨大应用前景。

遥感大气结构的地基12通道微波辐射计测量结果分析

用地基12通道微波辐射计在北京地区做了为期1年(2005年8月-2006年8月)的测量,测量得到的水汽总量与探空资料得到的水汽总量的相关系数在0.97以上。由神经网络反演得到的温度、湿度和水汽廓线与探空得到的结果,按照春、夏、秋、冬4个季节做了对比分析。同时分析了在2006年4月17日北京发生沙尘暴期间,微波辐射计观测的总水汽量的变化特征以及反演得到的各种廓线结构特征。发现在沙尘暴发生期间,北京的水汽总量出现明显增长,其最大值达到2.25cm,而2006年4月份的平均总水汽量为1.057 cm。且发生沙尘暴期间北京地面到1 km高度范围内温度升高,即发生沙尘暴时,边界层的热力结构也发生了变化。这些特征变化,地基12通道微波辐射计都可以观测得到。

三维成像雷达高度计机载原理样机及机载试验

本文介绍了三维成像雷达高度计的工作原理和系统设计 ,重点介绍机载样机系统及首次机载飞行试验 .机载试验在国内首次获得单轨双天线干涉相位图像 .

神舟4号主载荷——多模态微波遥感器

多模态微波遥感器作为神舟4号主载荷是我国第一次进入太空的微波遥感器,是一部集高度、散射计和辐射计为一体,具有综合观测能力的微波遥感器。在神舟4号飞船在轨飞行实验期间,取得了大量的有效科学数据,在轨实验获得成功。从多模态微波遥感器的研制要求出发,列出了系统的主要指标,介绍了多模态微波遥感器的工作原理、系统组成、运行控制模式和系统验证试验,总结了在轨运行情况和数据处理结果,给出了实验结论。

用模型和车载微波辐射仪研究多频率多角度下玉米的散射和衰减特性

在使用被动微波技术反演土壤水分的过程中,为去除植被的影响,通常采用适用于低频的τ-ω模型。为准确评估较高频率下植被的散射和衰减特性,以玉米为例,采用基于光线跟踪原理的双矩阵(Matrix-Doubling)微波辐射模型,研究不同高度的作物在C(6.925GHz)、X(10.65GHz)和Ku(18.7GHz)波段下的单散射反照率和传输率。模型模拟的亮度温度跟车载微波辐射仪的野外实测数据接近。为验证模拟的玉米自身微波辐射,在玉米地上铺设了一层铝箔屏蔽地表的辐射。通过给验证后的模型输入不同的参数,建立一个亮度温度数据库,以模拟自然状态下不同高度玉米的亮度温度。然后把模型模拟的结果,跟相同环境下τ-ω模型得到的结果按最小二乘法进行匹配,从而获得不同高度的玉米在C、X和Ku波段上等效的单散射反照率和传输率。

微波检测粮仓储粮水分技术的研究

分析了微波水分检测技术的原理、特点及所采用的方法。针对微波透射过粮食后,其反射波的能量衰减,信号参数变化与介电常数及粮食水分含量之间的关系,构建了储粮水分检测模型。测量结果与传统的烘干法所得到的水分含量比较,比较结果表明,利用微波法能够快速、准确地检测出储粮水分含量,满足粮仓储粮含水量检测的需求。

神舟4号多模态微波遥感器散射计分系统

介绍神舟4号多模态微波遥感器散射计分系统的研制情况和在轨实验情况。首先简单介绍了系统组成、工作特点以及机载校飞实验,随后介绍了数据处理过程以及遥感器地面信号处理系统的研制开发工作,给出了在轨海面风场测量的实验结果以及亚马逊热带雨林的后向散射系数测量结果。

合成孔径高度计的海面回波仿真

本文首先采用经验海浪谱仿真了三维海面,进而在此基础上根据镜面反射理论计算了海面小面元散射系数。然后根据雷达方程和合成孔径高度计的合成孔径处理计算了海面回波信号的矩阵,以便给出最终的功率回波。在目前国内外缺少相应试验数据的条件下,验证了合成孔径高度计工作方式的有效性,经验证其回波模型基本正确。同时,为了与传统高度计比较,给出了传统高度计在相同参数下的回波仿真结果。文章还通过展示合成孔径高度计在同种波高、不同涌浪和风浪方向情况下的回波,说明波浪方向也会影响合成孔径高度计回波。

基于ZigBee和GPRS的农业区域气象环境远程监测系统设计

为应对当前农业区域气象环境监测的要求,设计了将Zig Bee无线传感器网络与GPRS技术相结合的农业区域气象环境远程监测系统,实现了气象信息采集节点的规划部署、相关数据的远程传输和监测。凭借该系统,农业管理者可以实时、精确地获取同一地区不同农业区域内的气象环境信息,包括温湿度、浓度、光照度、风速风向等。系统可应用于温室、农田、农林等区域,有助于农业部门更加有效地预测农作物收成、提高农作物产量以及决策来年的农业布局。初步测试结果验证了该系统的合理性与实用性。

Ku波段旋转扫描扇形波束散射计地面扩展目标在轨定标

旋转扫描扇形波束散射计(Rotating Fan-beam SCATterometer,RFSCAT)是一种新体制的海洋风场测量雷达散射计。RFSCAT对同一观测面元能够提供更多的方位角和入射角观测组合,改善海面风矢量场的反演精度。为了达到设计的风场反演精度,系统要求定标精度为0.5 dB。该文基于中法海洋卫星(Chinese French Oceanography SATellite,CFOSAT)雷达散射计的系统参数,考虑了在轨测量的主要误差源,分析了地面扩展目标在轨外定标的特点,给出了可行的RFSCAT在轨外定标方法,并利用仿真数据对该方法进行验证。利用QuikSCAT散射计的L2A数据和图像重构(SIR)数据,针对地球表面归一化雷达后向散射系数(s 0)稳定的区域,给出了定标地图,为RFSCAT在轨定标提供参考。

基于GPRS与无线传感器网络的农田环境监测系统设计

农田环境信息是现代农业实施精确施肥、灌溉的重要依据。考虑农田覆盖面积大,设计了基于GPRS与ZigBee无线传感器网络的农田环境信息监测系统。该系统包括微型传感器节点、ARM网关和上位机软件。采用CC2530芯片设计微型传感器节点采集区域农田环境信息,传感器节点以树形拓扑的ZigBee网络向协调器传送数据;ARM网关集成协调器和GPRS模块,实现了ZigBee网络与GPRS网络、Internet信息交互,完成了农田环境信息的远程监测。系统可以在大区域内监测农田环境信息,并可将结果在客户端(包括手机、PC等)的上位机软件显示,有效地解决了传统监测系统存在的能量、传输距离受限等问题。

星载真实孔径雷达波谱仪的海浪谱反演仿真

本文概述了星载雷达测量海浪方向谱的原理及相应的系统配置,并介绍一种端到端的系统仿真方法,分析系统在不同配置和海况下的波谱反演性能.仿真结果表明,星载雷达波谱仪能够以较高精度测量有效波高大于2.0m的风浪和中低风速条件下的涌浪(有效波高大于0.8m).最小可检测波长为40m,波长为200m时测量精度优于20m;平均之后波谱测量的方向精度优于20°.同时证明,10°入射角的波束配置优于6°入射角.

HY-2A卫星大气校正微波辐射计在轨数据定标和检验研究

海洋二号(HY-2A)卫星大气校正微波辐射计(ACMR)是为雷达高度计提供大气路径延迟校正的微波辐射计。本文针对ACMR热真空定标试验的原理、方法、实施过程及试验结果进行了阐述和分析,得到了ACMR 3个频率的辐射传输系数和非线性系数,并进行了天线订正的发射前算法分析,给出了天线温度系数。利用这些系数对在轨数据进行了处理,得到了在轨天线温度转换系数,并与Jason-1、Jason-2卫星上搭载的微波辐射仪(JMR)进行了匹配比较,结果表明一致性良好。

高灵敏度、高稳定度微波辐射计技术研究与实验验证

使用星载综合孔径辐射计进行海洋盐度探测是微波遥感领域的一个研究热点。为了达到海洋盐度探测所需准确度指标,综合孔径辐射计的辐射计单元需要同时具有非常高的灵敏度及定标稳定度。该文研究了一种兼顾高灵敏度和高稳定度的辐射计技术,通过实时定标的方法保证稳定度指标,通过定标数据平均的方法提高灵敏度指标。首次通过频域分析得到最优定标数据平均时间。完成了长时间稳定度实验,实验结果表明:该辐射计稳定度在3天(3 d)内优于0.12 K,灵敏度优于0.1 K,达到了海洋盐度探测综合孔径辐射计对辐射计单元的需求。

基于77 GHz毫米波角雷达的天线罩优化设计方法

77 GHz毫米波雷达因其体积小和分辨率高等特点在无人驾驶车辆领域具有广阔的应用前景。天线罩作为毫米波雷达系统的重要组成部分,能有效防御恶劣环境对雷达系统工作性能的影响,但天线罩在保护雷达系统的同时会在雷达电磁波传播路径上引入介质,从而造成天线辐射性能的衰减。为了改善天线罩对雷达天线辐射性能的影响,本文提出了一种基于77 GHz毫米波角雷达天线罩的优化设计方法。该优化方法以遗传算法(GA)作为优化算法,运用MATLAB将GA与高频仿真软件HFSS结合,通过优化拱形天线罩横截面圆弧的圆心角和天线罩与天线的垂直间距,使雷达天线在其工作频段内具有高增益和低旁瓣的同时,增大天线3 dB方位面波束宽度,提高毫米波角雷达视场角的宽度。仿真结果表明,优化天线罩后阵列天线的3 dB方位面波束宽度增大了37°,工作带宽增大了1.04 GHz,俯仰面最大旁瓣降低了1.02 dB。分析结果表明,基于优化方法设计的天线罩能够有效增大毫米波角雷达阵列天线的视场角,拓宽该雷达天线阵列的工作频带,并降低其俯仰面最大旁瓣。77 GHz毫米波角雷达天线罩数值算例验证了该优化方法的有效性。

二维综合孔径微波辐射计误差分析

北航电磁工程实验室已经研制出的一套工作于8mm波段(34.07GHz)的10天线二维综合孔径微波辐射成像系统BHU-2D,其原理样机采用T形阵列。对其采用相关/不相关噪声注入法进行误差分析,实验结果表明:相关偏置的主要原因是采集板量化前的互相耦合;通道间相位不平衡误差为-53.89度,当积分时间为0.2秒时,其起伏不大于0.18度;由于采用数字解调,IQ非正交误差很小,可以忽略其影响,同时拟合出了条纹洗涤函数。

FY-3微波成像仪地表参数反演研究

风云3号卫星FY-3是实现全球、全天候、三维、定量、多光谱遥感的我国第2代极轨气象卫星系列。风云3号气象卫星资料中含有丰富的生态环境变化信息,既可以用于对水、火、冰、雪等灾害的监测,也可以用于对植被、土地利用、气溶胶参量的分析。这些结果将会对农业、林业、环境、市政、交通以及政府决策部门提供有效的决策服务。其中搭载的微波成像仪为我国第一个星载微波遥感仪器,其设计频率为10.65GHz、18.7GHz、23.8GHz、36.5GHz、89GHz,每个频率有V、H两种不同极化模式,相应的星下点空间分辨率分别为51km×85km、30km×50km、27km×45km、18km×30km、9km×15km。根据FY-3微波成像仪传感器参数特性,利用微波地表辐射传输方程,在10.65、18.7GHz频段上模拟了地表微波辐射特性,在此基础上建立了地表参数反演算法,可以同时得到地表土壤水分和地表温度参数。

L波段微波辐射计周期脉冲式干扰时域检测方法研究

L波段微波辐射计是探测土壤湿度和海水盐度的有效遥感器。但是,全球定位系统(GPS)信号、雷达信号以及一些商用电子产品的电磁辐射造成的频谱污染都可以对微波辐射计的探测造成干扰,使得被动微波遥感对地观测结果具有一定的偏差,降低了地表参数的反演精度。该文通过实验模拟脉冲式噪声干扰,观测其在L波段(全功率接收型式)微波辐射计系统中的传输特性,分析输出信号特性与辐射计参数(积分时间、灵敏度)的相关性,获取其数字特征参数,结合脉冲检测法(APB),提出一种新的自相关检测(ACD)算法,能够有效用于周期性的脉冲式辐射干扰的检测,在微波辐射计系统积分时间1 ms的情况下,能够检测1.5 K的噪声干扰,满足卫星遥感探测反演地表参数精度的需求。

SAR原始数据的频域量化编码方法研究

对SAR原始数据时域中的统计特性进行分析的基础上,对原始数据在频域中的特性进行了具体分析,分析的结果认为SAR原始数据在时域和频域中的特性相一致,从而提出了频域中采用块自适应量化编码的方法,文中对该方法进行了深入讨论,同时在文中还介绍了利用该方法对SAR原始数据进行压缩处理的实验结果,由实验结果可以看出,在频域中实现SAR原始数据的压缩同样也能得到良好的效果。