第五届全国微波遥感技术研讨会

<正>第五届微波遥感技术研讨会将于2017年10月11—15日在云南省普洱市召开。该研讨会是由中国空间科学学会空间遥感专业委员会和IEEE地球科学与遥感学会北京分会(IEEE GRSS Beijing Chapter)主办的系列学术会议。会议主要面向微波遥感,特别是空间微波遥感技术与应用,旨在为中国开展微波遥感技术与应用研究的科研院所、高等院校以及海洋、气象、环境等应用部门的科研人员提供一个学术与技术交流平台。会议主题包括:星载微波遥感技术的最新发展,微波遥感的新概念和新技术,雷达遥感技术,被动     

飓风天气下机载SFMR与星载微波遥感海面风速的对比分析

飓风天气下多种探测技术提供的海面风速的一致性备受关注。飓风侦察机搭载的步进频率微波辐射计(SFMR)提供的海面高风速数据是海面风速最主要的现场观测数据源。本文旨在分析SFMR风速与星载微波散射计(C波段欧洲MetOp系列卫星散射计ASCAT,Ku波段中法海洋卫星散射计CSCAT和中国HY-2系列卫星散射计HSCAT)和微波辐射计(SMAP和SMOS)遥感风速的一致性。通过分析SFMR风速随空间尺度变化的关系,进而提出了SFMR与散射计和辐射计数据进行时空匹配的方法。结果表明,高风速(>15 m·s^–1)辐射计比散射计风速与SFMR风速的一致性更好,风速高于25 m·s^–1时Ku波段散射计风速趋于饱和。高风速下降雨也是影响散射计风速误差的重要因素,但依赖于风速的误差显著高于降雨影响带来的误差。基于SFMR数据进一步揭示了星载微波散射计和辐射计提供海面风速的误差特征,为遥感数据应用提供参考。     

无源微波遥感辐射计的校准

本文叙述了无源微波遥感技术的基本原理以及无源微波遥感技术与遥测、遥控技术相结合在宇宙航行和空间技术等方面的应用和发展前景,最后着重讨论了无源微波遥感辐射计的极限灵敏度△Tmin,天线噪声温度T_A,被测目标亮溫度T_h的校准及其测量方法,以供研究参考。     

增益对星载微波辐射计系统线性度的影响分析

针对星载微波辐射计中检波器的工作特性进行分析. 观测固定目标时, 通过调节AGC (Automatic Gain Control)的大小, 定量分析系统伏安特性曲线, 对星载微波辐射计系统线性度进行定性分析. 结果表明, 通过调节AGC大小, 系统增益发生变化, 导致检波器工作区间发生微弱变化, 通过两点定标不能完全消除由于增益引起的非线性误差. 对一定亮温范围的观测目标进行分析, 结果证明, AGC变化时反算亮温与实际目标亮温差值随观测亮温的变化而成非线性变化. 从而证明, 系统增益变化导致的亮温变化通过两点线性定标并不能完全消除. 在系统正常工作或实时定标过程中, 要尽量避免调节AGC值, 保证微波辐射计系统工作在线性区间.      

星载多光谱遥感器太阳定标技术的进展

星载多光谱遥感器的太阳定标器一般选择太阳作为基准光源 ,通过它将太阳辐射引入星载遥感器并调节到星载遥感器的动态范围内 ,对星载遥感器进行绝对辐射定标 ,也可对星载遥感器性能变化进行监测和校正。文章介绍一些最具代表性的星载多光谱遥感器的太阳定标器 ,并进行了分析 ,以反映太阳定标技术的现状与发展。目前采用太阳漫射器的星上定标方法可以实现全视场、全孔径、端点到端点的定标。这一方法的严重缺点是漫射器反射比随时间变化。为了解决这一问题 ,设计一种比辐射计或反射比标定装置来监测漫射器的辐亮度、反射比以及太阳常数。因此这种定标方法是很有前途的 ,在现代一些先进的星载多光谱遥感器上获得应用。通过对此方法的分析 ,提出了在太阳漫射器研制中的一些关键技术。     

八毫米无源跟踪式全功率遥感辐射计的研制和校准

本文讨论了一种适用于研究地面物体的微波辐射特性和对运动目标进行跟踪制导或自动成像系统的八毫米波段无源全功率式遥感辐射计的研制和设计。该辐射计的增益稳定性可以得到显著改善,其灵敏度可以大大得到提高,致使可以与以往常用的各种型式的迪克(DICKE)开关式辐射计相媲美。辐射计的可测亮度温度的动态范围在300K至20K之间。当辐射计系统终端积分时间常数为1.5毫秒时,输出噪声起伏的均方根值优于1.3K。同时,它还具有设计简单、体积小、重量轻、成本低、易于全集成化、坚固可靠等优点,这是其它型式的辐射计所不能及的。最后介绍了我们研制和设计的八毫米无源跟踪式全功率遥感辐射计的主要技术指标的测量结果和用液氮冷却低温标准噪声源的校准定标方法。大量的测量结果数据是通过辐射计终端配备的微型计算机来进行数据收集和处理的。     

海洋二号A卫星雷达高度计、校正辐射计在轨运行十周年

海洋二号A卫星(HY-2A)是中国第一颗海洋动力环境卫星,于2011年8月16日在太原卫星发射中心成功发射,在海洋动力环境测量、防灾减灾、海洋资源开发、海洋科学研究等领域中发挥了重要作用. HY-2卫星的主载荷包括雷达高度计和校正辐射计两个分系统,由中国科学院国家空间科学中心微波遥感技术重点实验室研制.雷达高度计主要用于测量海面高度、有效波高和海面风速,其数据在海洋地球物理学、海洋动力学、海洋气候与环境、海冰监测等领域广泛应用并发挥了重要作用.校正微波辐射计是为雷达高度计提供大气湿对流层路径延迟校正的微波辐射计,可以提供海面大气水气含量、液水含量和湿对流层路径延迟数据.雷达高度计和校正辐射计自201 1年9月1日开机工作以来,已经在轨运行十周年,远超HY-2A卫星在轨运行三年的设计寿命,目前仍在正常工作.     

面向综合环境监测的星载SAR技术发展

针对中国微波遥感对地观测在信息维度、反演精度、观测效率和体系架构等方面存在的问题,基于国家重点研发计划“星载新体制SAR综合环境监测技术”的研究内容与成果,探讨了面向综合环境监测的若干未来星载SAR技术发展。在超大幅宽成像方面,提出分段渐变重频时序设计方案和基于最优线性无偏估计的低过采样变重频数据处理算法,实现了跨盲区大幅宽星载SAR成像;在宽幅星载SAR高灵敏度成像方面,提出中频数字波束合成高效星上实时处理架构和加权因子快速生成算法,采用16通道机载飞行试验数据验证,图像信噪比提升约112dB;在多极化星载SAR成像方面,分别提出一种简缩极化分解算法及混合全极化方位模糊抑制方法,在P/L波段机载飞行试验中得到验证;在高精度干涉SAR技术方面,提出基于改进相位补偿方案的层析SAR处理方法,利用P波段全极化层析SAR数据验证,获得优于0.9m的森林高度反演精度;在综合环境监测星座架构设计方面,针对广域地表高程、地表形变、海浪谱能量、洋流速度和生物量应用,完成品质因数达100的高分宽幅SAR卫星方案,其观测效能和观测维度较目前在轨SAR卫星有大幅提升。     

星载微波辐射计天线扫描与动量补偿实验

<正> 一、前言星载遥感仪器中采用机械扫描方式取得二维图象信息的装置具有一定的普遍性。诸如:扫描相机、多光谱扫描仪、红外扫描仪和多频段扫描微波辐射计等等。在这类仪器中都具有周期运动的质量,随着扫描运动部件质量和频率的增加,将对星体产生不可忽视的动力干扰。当卫星姿控精度要求较高时必须在设计上采取相应措施,消除运动质量引起的动力干扰,以保证姿控精度。我们采用了附加质量的办法进行动量补偿,用以消除动力干扰。本文介绍了微波辐射计天线扫描与动量补偿系统模型实验的第一阶段结果。     

风云气象卫星微波大气探测回顾与展望

基于风云三号（FY-3）三个批次极轨气象卫星微波湿度计的研制历程,取得的技术突破与研制进展,涵盖关键技术实现以及关键技术指标的设计与测试评估,微波湿度计在数值天气预报、台风暴雨等灾害性天气预报与监测等方面的科学应用,阐述了星载被动微波大气探测技术的提升。分析微波大气探测的研究现状与发展趋势,重点展望了极轨气象卫星微波大气探测在气象参数探测能力、探测精度、时空分辨率、应用效能等方面的潜力。对标世界气象组织（WMO）2040年愿景规划,针对中国风云五号新一代极轨气象卫星,提出了具有跨代表征的高性能新体制微波大气综合探测系统——高光谱微波大气探测仪,简要陈述了在轨定量化提升的技术途径与应用前景,为风云五号气象卫星微波大气探测载荷研制奠定基础。     

中国科学院微波遥感技术重点实验室

正中国科学院微波遥感技术重点实验室的发展可追溯至开创中国人造卫星事业的581电子学组。20世纪70年代,在姜景山院士的带领下,该电子学组率先开展微波遥感技术研究。2009年1月成立中国科学院重点实验室,其是中国定量微波遥感有效载荷与信息技术领域唯一的重点实验室。一、总体定位、发展目标及研究方向定位和发展目标:面向国家对微波遥感的重大应用需求和地球与空间前沿科学研究对微波遥感的     

空间遥感系统简况

对地球表面及云的空间遥感成象有被动和主动两种方法。把反射太阳辐射和地球热辐射作为主要探测源进行成象的是被动遥感系统;把反射微波和激光波束作为主要探测源进行成象的是主动遥感系统。利用反射和散射太阳辐射对地成象只能在白天进行。通过探测地球的热辐射对地成象白天和黑夜均可进行。主动成象系统则可以在任何时候以任何视角对地成象。     

COTS星载计算机容错设计及可靠性研究

为了实现微小卫星“好、快、省”的目标，商业货架产品(Commercial off the shelf, COTS)被大量采用，如何确保COTS产品的可靠性是必须要解决的问题.以基于工业器件的计算机产品为例，针对星载计算机产品存在的空间应用无可靠性预计指标、无抗单粒子设计等问题，开展了星载计算机容错设计及空间应用可靠性研究.为了保证星载计算机高可靠性航天应用，从产品的设计、分析、试验等方面提出了有效的保证措施.最后，利用星载计算机加速寿命试验数据和在轨实际运行表现证明了该方法的有效性；可靠性评估结果表明星载计算机三年内可靠度可以达到0.976以上(置信度取0.6)，能够实现高可靠航天应用.     

基于帧频的星载SAR系统视频成像能力分析

视频合成孔径雷达(video synthetic aperture radar, ViSAR)作为一种微波遥感体制能以摄像式模式对重点区域的时敏目标展开持续性的动态监视，已经受到越来越广泛的关注，但针对视频SAR系统的视频成像能力的分析还不够深入。首先建立了视频SAR回波信号模型，并结合给定的星载SAR系统参数，提出了一种基于帧频的适合分析星载SAR系统视频成像能力的模型，并基于X波段和Ka波段雷达参数对系统进行了仿真分析。研究表明，在形成相同帧率的SAR视频时，SAR系统频率越高，越容易形成独立帧率的SAR视频；在形成相同方位分辨率帧图像的SAR视频时，中心斜视角越大，所需的孔径交叠率越大。研究成果可为星载SAR系统设计提供理论分析支撑。     

美国的宇载雷达遥感试验及未来计划

雷达遥感是一种有源微波遥感技术。它包括合成孔径雷达(SAR),雷达散射计、雷达高度计及地基有源微波频谱仪等。美国的雷达遥感计划始于1966年。目的主要是利用宇载、机载和地基(包括车载)的雷达设备,研究地球和其它行星表面的微波频率响应特性。SAR用于军事侦察与测绘、地质、地理、水文、海洋和农业等部门的遥感测量;高度计用于海洋地貌和海洋大地水准面的测量;散射计用于海洋表面风场和海流的测量;宽带的有源微波频谱仪主要用于地物散射特性曲线的测量。     

应用二厘米微波辐射计对地面目标辐射温度的测量

本文论述了应用二厘米微波辐射计对地面目标测量的原理及其测量系统的特点。给出了利用扇形扫掠法对几种典型地面目标辐射温度测量的结果,利用扇形扫掠法获得的目标辐射的等温曲线。结果表明,根据获得的等温曲线足以辨认所研究的目标位置。     

微波和THz频段用于遥感标准的研发

美国国家标准和技术研究院(NIST)电磁部噪声规划提出了遥感应用例如卫星气象观测中的微波亮温度标准的研发。这个标准以现有波导系统电磁噪声基准为基础,与亮温度即辐射有关,借助一个特性很好的天线实现。热校准目标作为基准的补充,采用冗余测量的方式,用于检验或者减小不确定度。做过的26 GHz的初步测量表明所提出标准的可行性,同样太赫兹(THz)频率的研究也在进行中。对于THz噪声,用一个加热的目标作为噪声标准,虽然我们没有这么高频率的噪声基准。这个标准将与THz辐射计一起使用。辐射计基于一个接收机,该接收机采用了一个热电子测辐射热混频器,并被准光学适配器耦合到辐射中去。希望年底能够用这套系统进行THz噪声测量。     

多波段微波辐射计现场定标方法研究

海洋多频段微波辐射计（Oceanic Multiband Microwave Radiometer,OMMR）是一台五频段十通道微波辐射计. 作为中国HY-2卫星扫描微波辐射计定标和检验的现场测试设备,其不但要连续稳定运行一年,而且要在数据质量和精度等方面满足更高定标要求. 根据OMMR定标原理,对其在实验室和现场的测试结果进行研究,分析了OMMR在平台的工作情况并对数据质量进行评价.      

SVOM卫星星载VHF系统设计

星载VHF系统是中法天文卫星SVOM（Space Variable Objects Monitor）的重要组成部分,为科学目标位置信息及重要数据提供VHF频段的准实时信息下传通道.本文介绍了SVOM卫星星载VHF系统的设计方案,对单机设计、软件设计和调制算法设计等进行了详细描述.SVOM卫星VHF系统是中国首个采用4CPFSK调制方式设计的VHF频段星载数据传输系统.测试和试验表明,星载VHF系统的工程实现满足卫星应用需求,为空间科学卫星重要数据实时传输提供了解决方案.