HY-2卫星高度计仪器误差评估与校正研究

发布时间：2017-04-14 18:27

  本文关键词：HY-2卫星高度计仪器误差评估与校正研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：卫星雷达高度计是现阶段用于海洋遥感观测的一项重要手段。它具有的全天时、全天候、全球观测、准确重复等特点，使海洋观测在实时性及空间大尺度上得到了根本性的突破，为海洋学、大地测量学、地球物理学等多个领域提供了大量研究数据。 应用于海洋学领域的测高数据，需达到厘米量级精度，这对卫星雷达高度计的测高精度提出了极高要求。为达到该精度，必须对各种能够对厘米量级精度造成影响的误差进行校正。其中，，仪器误差是卫星高度计一类重要的误差源，不同种类的仪器误差具有不同的误差量级，但很多能达到厘米量级，必须进行校正。 依托于国家海洋局第一海洋研究所的国家海洋公益性行业科研专项经费项目，本文开展对仪器误差中的多普勒频移及加速度误差、时标偏差以及误指向角误差的研究。本文首先介绍了卫星测高的基本原理，并对本文所使用的实验数据做了简要介绍。本文采用了一种计算交叉点测高数据的方法以及不同卫星高度计数据之间进行基准统一的方法以获取尽可能高精度的测高数据用于精度评估。然后，对上述误差产生的基本原理进行了阐述，并详细介绍了用于误差校正处理的方法。其中，多普勒频移及加速度误差通过最小二乘法拟合连续测高数据的二次函数，分别得到一阶及二阶导数后再通过相应的计算式计算得到；时标偏差同样使用最小二乘方法得到一个与测高变化率相关的关系式进行估算；误指向角误差则利用仿真模拟海洋回波波形估算测高参数并与模拟“真值”进行比较估算误差的方法进行研究。最后，本文通过比较单独校正误差前后的自交叉和互交叉点处海面高度不符值的直方分布以及全球分布，进行了定性的观测比较；通过比较不符值的RMS(Root Mean Square)，进行了定量比较。其中，去除部分异常点及高纬地区数据后，未校正多普勒频移及加速度误差前，自交叉点海面高度不符值RMS为9.6cm，互交叉点海面高度不符值RMS为10.7cm；未校正时标偏差前，前者RMS为26.6cm，后则RMS为16.6cm。而经过综合误差校正后，两者的RMS分别减小到7.0cm和7.3cm。结果表明本文介绍的误差处理方法可有效地提高HY-2卫星雷达高度计的测高精度。
【关键词】：HY-2卫星高度计 仪器误差 多普勒频移误差 加速度误差 时标偏差
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH766
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 0 前言11-17
• 0.1 研究背景及意义11-12
• 0.2 研究现状12-15
• 0.3 主要研究内容15-17
• 1 卫星测高原理及数据处理17-33
• 1.1 卫星测高基本原理17-23
• 1.1.1 精密定轨17
• 1.1.2 卫星测距确定17-20
• 1.1.3 校正量校正20-23
• 1.2 实验数据及预处理23-25
• 1.2.1 实验数据简介23-24
• 1.2.2 数据预处理24-25
• 1.3 海面高度获取及处理25-32
• 1.3.1 海面高度获取25-28
• 1.3.2 交叉点计算方法28-31
• 1.3.3 基准统一31-32
• 1.4 本章小结32-33
• 2 卫星高度计仪器误差基本原理33-46
• 2.1 多普勒频移及加速度误差33-36
• 2.1.1 “全去斜”技术33-35
• 2.1.2 多普勒频移误差35-36
• 2.1.3 加速度误差36
• 2.2 时标偏差36-39
• 2.2.1 时标偏差的影响36-37
• 2.2.2 时标偏差校正必要性37-39
• 2.3 误指向角误差39-45
• 2.3.1 海面后向散射模型39-42
• 2.3.2 误指向角的影响42-45
• 2.4 本章小结45-46
• 3 卫星高度计仪器误差处理方法46-58
• 3.1 多普勒频移及加速度误差处理方法46-47
• 3.1.1 多普勒频移误差46
• 3.1.2 加速度误差46-47
• 3.2 时标偏差处理方法47-50
• 3.2.1 时标偏差值估算方法47-48
• 3.2.2 交叉点处理48
• 3.2.3 交叉点海面高度不符值分布特性48-50
• 3.3 误指向角误差处理方法50-57
• 3.3.1 波形数据的数字模拟50-52
• 3.3.2 误指向角估算方法[45,48-50]52-53
• 3.3.3 误指向角估算精度[45,48-50]53-54
• 3.3.4 误指向角误差估算方法54-57
• 3.4 本章小结57-58
• 4 实验结果比较分析58-74
• 4.1 多普勒频移及加速度误差影响58-61
• 4.2 时标偏差影响61-63
• 4.3 误指向角误差影响63-69
• 4.4 综合误差校正结果69-72
• 4.5 本章小结72-74
• 5 总结与展望74-77
• 参考文献77-81
• 附录81-82
• 致谢82-83
• 个人简历83-84
• 在学期间发表的学术论文与研究成果84-85

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本文编号：306609