星载降水测量雷达有源定标技术研究*

针对降水测量雷达的定标需求,提出基于四个有源雷达定标器的多站有源定标方法,给出定标器布设方式,并设计有源定标时序。分析定标过程中的误差源及其对定标精度的影响,仿真验证表明,四站有源定标的波束匹配偏差定标精度优于0.01°,系统定标精度优于1dB。方法在满足高精度定标的同时,能够实现在降水观测模式下对雷达性能的评估,降低天地定标试验的复杂度。     

天线指向误差引起的对地球服务区覆盖影响

对于同步轨道卫星,天线指向误差是整个有效载荷系统指标的一部分,它将影响天线方向图对地球服务区的覆盖。本文将分析讨论天线指向误差的几个来源,着重给出有卫星姿态控制误差时天线方向图对地球服务区覆盖率变化的计算方法。     

一种高精度半角反射镜指向机构的设计与实现

为了实现"海洋一号"C/D卫星定标光谱仪的星上太阳定标,完成星下点±30°定标区域内高精度成像,文章采用直接驱动方式设计了一种高精度半角反射镜指向机构。为了避免间接驱动引入的误差,实现角秒级的定位精度,半角机构采用了固体润滑角接触球轴承支撑,高精度分体式直流力矩电机驱动,测角反馈元件为无刷双通道旋转变压器,指向定位控制采用了基于位置反馈的闭环控制。在仿真基础上研制了等比试验件,通过了振动、寿命和温度等试验测试,机构指向和定位精度分别优于36″和18″。仿真和试验结果表明,文章提出的基于直接驱动方式的设计方法能够满足在轨指向高精度的要求,可为后续空间高精度半角机构以及类似的指向定位机构研制提供参考。     

扇形波束圆锥扫描微波散射计方位多普勒滤波分辨率分析

星载微波散射计可以提供全球、全天候的海面风场数据,是能够同时测量海面风速和风向的有源微波遥感系统。扇形波束圆锥扫描体制微波散射计是一种新型体制的微波散射计,这类散射计采用多普勒滤波来提高方位分辨率。文章首先介绍了扇形波束圆锥扫描微波散射计的基本概念,在此基础上分析了天线圆锥扫描速度的范围及其对驻留时间的影响;随后结合卫星轨道参数和地球椭球模型,仿真分析了天线扫描区域内的多普勒特性,根据系统参数,仿真分析了方位多普勒滤波后的分辨率。     

双波段扇形波束圆锥扫描星载微波散射计系统设计

星载微波散射计是目前唯一能够同时全天候、全天时、高精度、高分辨率和短周期测量海洋表面风场矢量的有源微波遥感器,这一能力已在美国Seasat-1[1]、欧空局ERS-1/2[1]、日本ADEOS-1/2[1]、中国HY-2等卫星装载的微波散射计上得到了充分的证明。双波段、扇形波束圆锥扫描星载微波散射计是一种具有国际先进水平的星载微波散射计,具有测风范围大、测量精度高的优点。文章简要分析了该微波散射计的工作原理、总体方案设计、关键技术、及初步性能评估等。     

基于定标站的旋转扫描扇形波束散射计在轨定标方法

RFSCAT具有较宽刈幅并能够对同一个风单元提供较多的方位角和入射角观测组合,提高风场反演精度。为了达到设计的风场反演精度,必须对散射计进行在轨外定标。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,给出了一种利用地面定标站(Calibration Ground Station,CGS)对RFSCAT进行在轨外定标的定标方法,并利用仿真数据进行验证。该方法能够达到0.01°的姿态角估计精度和0.1〖KG*9〗dB天线方向图估计精度,实现对RFSCAT天线方向图在轨监测和验证。     

星载微波辐射计的天线方向图校正和亮温计算

在简要介绍星载微波辐射计周期定标技术基础上,着重分析了外部周期定标技术,采用天线方向图校正技术进行了误差分析,对“冷”、“热”定标源进行了计算,提出了提高星载微波辐计定标精度的措施。     

星载微波辐射计分辨率匹配的平滑参数选择

为了反演获得准确的大气海洋参数,须要将星载微波辐射计分辨率不同的观测亮温进行分辨率统一的重采样处理。结合卫星的相关参数,使用渐削圆形口径和正轴等距投影的方式对星载微波辐射计的天线方向图进行仿真模拟。使用Backus-Gilbert方法对包含地理信息的模拟天线方向图以及AMSR-E真实数据进行观测亮温重采样试验,并分析了调整平滑参数时匹配误差和噪声参数两个关键指标的变化,得出选定的最佳平滑参数是当平滑参数从0向无穷大变化时,首次出现构造天线方向图非负的平滑参数。试验表明,目前常用的固定滤波分辨率匹配方法结果较好且计算效率高,具有一定的应用价值。     

星载微波辐射成像仪天线温度误差分析

：阐述了星载微波辐射成像仪扫描式外部两点周期定标原理，介绍了利用星载微波辐射成像仪原始测量数据计算其天线温度的方法———定标方程。详细分析了星载微波辐射成像仪的天线温度精度。并估算了星载微波辐射成像仪的１８ＧＨｚ接收通道天线温度精度。确定了影响天线温度精度的主要误差源，为提高天线温度精度提供了依据     

基于频率选择表面(FSS)技术的微小卫星隐身天线罩设计

天线是卫星的强散射源,降低天线的RCS是卫星隐身设计的重要研究课题之一,本文提出了一种基于频率选择表面技术的微小卫星天线罩设计方案,可有效降低卫星天线的RCS。首先针对隐身天线罩设计要求,设计天线罩壁,包括各层介质的介电常数、厚度等。然后设计附着在罩壁上的FSS屏。进一步制作天线罩实物,通过在微波暗室进行天线罩扫频测试,实际测量该天线罩的频率响应特性,并测试星上天线方向图。结果表明,本文提出的天线罩设计可满足微小卫星天线在给定频段的阻带特性,并保持在给定正常工作频段的通带特性,说明该微小卫星隐身天线罩设计是有效的。     

“资源三号”卫星在轨几何定标及精度评估

＂资源三号＂卫星是中国第一颗民用三线阵立体测图卫星,实现了中国民用高分辨率测绘卫星领域零的突破,对中国测绘事业的发展具有革命性意义,是中国卫星测绘发展史上一座新的里程碑。在轨几何定标是测绘卫星应用的一个重要环节,文章利用武汉大学在河南嵩山地区建设的几何定标场等基础设施实现了＂资源三号＂卫星的在轨几何定标,并对定标结果进行了试验验证。试验结果表明：基于高精度几何定标场几何定标后,＂资源三号＂卫星可以获得很好的无地面控制精度以及少量控制下的平面和高程精度,完全可以满足1︰50 000测图精度要求。     

海洋二号卫星A星微波散射计在台风遥感监测中的应用

海洋二号卫星A星(HY-2A)搭载的微波散射计具有全天时、全天候的全球海面风场观测能力,每天可以观测全球90%的区域,捕捉到全球海域几乎所有的海洋气旋,是目前在轨运行的唯一具有该能力的海洋微波有效载荷。同时,微波散射计还可以确定台风强度、位置、方向和结构,为台风灾害的预警和预防提供有力的数据支撑。     

用户星天线指向控制设计初探

在数据中继卫星系统中，为保证用户星和中继星间的通信，用户星天线要精确指向中继星。由于天线指向系统和姿态控制系统间存在动态耦合，天线桅杆又有拉伸和扭转变形，所以仅靠卫星的姿态控制不能达到要求的指向精度，必须采用独立的指向控制系统。本文针对这一情况，首先分析了用户星天线指向跟踪信号，并设计单轴天线控制器。仿真结果表明，用典型跟踪信号作为输入，可得到满意的跟踪精度。     

海洋一号C/D卫星在轨交叉定标设计

为了满足定量遥感对海洋水色遥感仪器定标精度定期监测的需求,提出海洋一号(HY-1)C/D卫星在星上配置具备高光谱分辨率与高辐射定标精度的定标光谱仪的设计方法,实现对同一卫星平台载荷设备的交叉定标。根据交叉定标基本原理,给出HY-1C/D卫星在轨实现交叉定标的流程设计,指出星上定标光谱仪作为参考遥感器需要满足的设计要求,并从工程实际角度对在轨交叉定标精度进行了预估。结果表明:在轨同平台交叉定标设计能够有效提升光学遥感器之间的交叉定标精度。     

静止轨道卫星姿态偏置对天线方向图影响的分析

地球静止轨道（GEO）卫星通常具备滚动、俯仰姿态偏置能力,即卫星滚动或俯仰姿态控制目标角度不是0°,而是某一设定角度,以便卫星定点位置改变时也能确保天线方向图覆盖满足要求。文章对某GEO卫星姿态偏置后对天线方向图及卫星其它性能的影响进行了分析,给出了卫星姿态偏置情况下天线覆盖区域的计算方法,在计算时考虑了卫星轨道倾角的影响。分析结果表明：由于卫星天线方向图设计时均有一定的设计裕度,卫星定点位置发生变化时,通过进行姿态偏置,可使其天线方向图满足用户使用要求,卫星在轨测试及运行结果也验证了这一结论。     

用户星星间链路天线指向控制系统试验研究

仿真验证是设计控制器的重要一环。设计的用户星天线指向控制系统的半物理仿真试验系统是由天线样机及其驱动器、xPC实时仿真平台、图像处理计算机和中继卫星模拟器组成。中继卫星模拟器是试验系统的关键,基于用户星对中继卫星的跟踪规律,设计中继卫星模拟器。试验结果说明该试验系统有助于工程设计用户星天线指向控制系统。     

双轴定位点波束天线波束指向计算

可移点波束天线是卫星系统对目标定位和跟踪的重要组成部件,该天线依靠双轴定位机构来实现在俯仰和方位两个方向上精确运动和定位。由于天线波束反射中心与定位机构转动中心不重合,双轴定位机构偏转角与波束中心指向角间存在复杂的数学关系。针对点波束天线指向计算问题进行了详细的分析,获得了一种基于单变量非线性方程求根的迭代计算方法,并对算法的正确性进行了仿真计算验证。     

为满足有源相控阵天线特殊测试要求而建造的天线测试紧缩场

微波仪器技术公司（MI技术公司）与Hollandse SignaalapparatenB．V．（Signaal）公司和荷兰皇家海军合作，设计并建造了天线测试紧缩场，专门解决有源相控阵天线的特殊测试要求。在引荐给世界各地的海军舰队之前，特别建造了紧缩场，测试Signaal公司的新有源相控阵雷达（APAR）。这种可逆（双向）天线测试紧缩场（CATR）容许在发射与接收两种模式下测试天线。测量硬件能测试动态范围很高的连续波和脉冲波两种波形。除对天线方向图进行一般测量以外，该系统还能测量EIRP、G／T和G／NF，并为孔径重构提供分析软件。设计并制作了特殊的天线接，口单元（AIU），用以与控制上千个收发模块（构成APAR天线系统）的波束操纵计算机通信。安装了特殊的高功率吸收栅栏和其他保护设施，用以处理从APAR天线系统送出的发射能量。     

星载微波散射计的定标技术

星载微波散射计是用来测量海面风速和风向的一种遥感设备。系统定标是散射计能够进行精确测量的重要一环。文章介绍了散射计定标技术的相关理论,给出了国外星载微波散射计的定标方法,并作了分析比较。     

海洋一号C卫星

正海洋一号C卫星于2018年9月7日在太原卫星发射中心成功发射。海洋一号C卫星采用成熟的CAST2000小卫星平台,具备±25°侧摆机动能力和±20°俯仰机动能力,设计寿命5年。卫星上共配置有海洋水色水温扫描仪、海岸带成像仪、紫外成像仪、星上定标光谱仪和船舶自动识别系统五大载荷。与海洋一号A和海洋一号B卫星相比,海洋一号C卫星功能和性能均有大幅提升。紫外成像仪、星上定标光谱议、船舶自动识别系统为新增的3个载荷。海洋水色水温扫描仪信噪比