静止轨道干涉式毫米波大气探测仪动态目标观测仿真分析
本文关键词：静止轨道干涉式毫米波大气探测仪动态目标观测仿真分析 出处：《中国科学院国家空间科学中心》2017年博士论文 论文类型：学位论文
更多相关文章： 静止轨道干涉式毫米波大气探测仪 目标建模 热带气旋 系统仿真 差分反演 动目标
【摘要】：由于静止轨道高度约为36000公里,利用传统技术手段实现微波大气探测需要研制高精度大口径反射面天线,技术难度大,目前被动微波技术应用于静止轨道气象卫星尚属国际空白。静止轨道干涉式毫米波大气探测仪利用干涉式测量技术,通过稀疏天线阵列代替传统辐射计的大口径真实孔径天线,克服了传统辐射计不适应星载应用的缺陷,并且在空间分辨率上具有更好的拓展空间,具备多频探测能力,因而在静止轨道微波探测中具有良好的应用前景。静止轨道干涉式毫米波大气探测仪主要面向大气温度和湿度探测,由于微波能够穿透大部分云层和降水,提供云内部的三维结构信息,静止轨道干涉式毫米波大气探测仪与同轨道目前已配备的光学和红外遥感器结合,能够实现云内部温度和湿度垂直分布以及降水的探测。静止轨道卫星与地球相对静止,能实现地球固定区域的长时间凝视观测,因而能在地球大范围的的观测上获取极高的时间分辨率,静止轨道干涉式毫米波大气探测仪因此能有效监测天气情况的变化,对热带气旋和强降水等突发性强、持续时间较短的灾害性天气系统的实时连续观测具有突出的能力,并以此实现灾害性天气情况的预报和及时预警。目前静止轨道尚未配备工作于微波频段的被动遥感探测器,无法获取静止轨道微波频段的实际观测数据,因而静止轨道干涉式毫米波大气探测仪缺乏针对其观测目标亮温变化特征的系统需求分析,而探测仪的系统仿真及数据处理流程也有待建立以实现探测仪针对特定观测目标的成像性能仿真评估。因此,本文针对静止轨道干涉式毫米波大气探测仪及其观测目标进行仿真分析,通过仿真手段评估探测仪系统对贴近真实的观测目标的成像性能,并针对探测仪系统的成像误差提出对测量数据的改进处理方法,具体进行了以下研究:(1)利用美国国家环境预报中心的全球再分析资料、数值天气预报模式WRF和快速辐射传输模型RTTOV实现观测目标的亮温建模仿真,将仿真亮温与目前在轨的极轨微波卫星实测亮温数据进行比对验证目标建模仿真方法。通过该仿真建模手段模拟生成静止轨道观测视场内50~56GHz频段内七个探测频率通道对应的动态变化的亮温分布,并选取静止轨道干涉式毫米波大气探测仪预计的主要观测目标热带气旋作为研究对象,从热带气旋个例和全年所有热带气旋的统计这两个角度论述不同探测频率时热带气旋亮温的时间变化特性和空间分布特征,以分析探测仪各频率通道的时间/空间分辨率需求。(2)基于干涉式辐射测量的基本理论,并结合静止轨道干涉式毫米波大气探测仪利用稀疏圆环天线阵列自旋完成分时采样的机制,模拟探测仪获取可见度函数测量数据的观测过程,并结合测量数据的处理和亮温反演过程,实现静止轨道干涉式毫米波大气探测仪亮温级端到端的模块化系统仿真,通过单帧亮温图像验证仿真系统的正确性,对探测仪在不同探测频率时的成像性能进行评估,并利用平坦目标和多次迭代的重建亮温进行亮温差分反演改善探测仪的成像效果。(3)结合目标建模仿真获取的亮温动态变化的目标以及静止轨道干涉式毫米波大气探测仪的仿真系统,通过调整探测仪的成像周期参数,评估探测仪在不同的成像周期配置时,对动态变化目标的成像效果。针对目标亮温动态变化为重建亮温引入的误差,提出结合卡尔曼滤波和三次样条插值的算法以降低该误差,并且在使用该算法前后,分别评估综合孔径观测体制和传统真实孔径观测体制观测动态变化目标时的重建亮温误差,从而对比分析两种技术体制在动目标观测中的适用性。
【学位授予单位】：中国科学院国家空间科学中心
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP73
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 余涛;顾行发;田国良;M.Legrand;J.F.Hanocq;R.Bosseno;蔡红艳;程天海;余珊珊;;垄行结构玉米冠层方向亮温模型研究[J];遥感学报;2006年01期
2 张春玲;余华;宫鹏;居为民;;武汉市地表亮温与植被覆盖关系定量分析[J];地理科学;2009年05期
3 邢业新;娄国伟;李兴国;张光锋;;云、雨天气对3mm波段天空亮温的影响[J];现代防御技术;2010年05期
4 荆凤;申旭辉;张铁宝;熊攀;孙珂;;与地震有关的活动断裂带红外辐射变化特征[J];国土资源遥感;2013年01期
5 余涛,顾行发,田国良,Michel Legrand,Jean-Fran噻ois Hanocq,Roland Bosseno;垄行作物玉米方向亮温野外测量中视场角影响的简单分析[J];遥感学报;2004年05期
6 占文凤;陈云浩;马伟;周纪;李京;;城市目标方向亮温观测的视场效应分析[J];遥感学报;2010年02期
7 桂良启;张祖荫;郭伟;;3mm波段天空亮温的计算[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年12期
8 尹球;祝善友;巩彩兰;;城市白天地面亮温与下垫面类型关系的遥感分析——以上海为例[J];红外与毫米波学报;2009年02期
9 杨虎;游然;卢乃锰;邱红;师春香;;星载微波辐射计交叉定标中陆面目标辐射亮温计算模型[J];遥感学报;2009年06期
10 白云洁;卢玲;李新;车涛;;积雪微波辐射亮温对积雪参数的敏感性分析——以多层积雪微波辐射模型为例[J];遥感技术与应用;2009年05期
相关会议论文 前10条
1 余涛;田国良;吕永红;王进;何剑峰;刘强;顾行发;阎广建;;城市简单目标方向亮温正向模型研究[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“城市气象与科技奥运”分会论文集[C];2003年
2 师春香;卢乃锰;游然;杨虎;张文健;;微波通道亮温稳定性分析[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
3 闫丽莉;屈春燕;徐秀杰;;卫星红外与微波亮温对比研究及在地震监测中的初步应用[A];中国地震学会空间对地观测专业委员会2012年学术研讨会论文摘要集[C];2012年
4 年丰;杨于杰;王伟;黄培康;;8mm频段微波亮温校准系统的研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2009年
5 彭静;谢梦莉;刘伟东;;基于RS北京城市热岛效应中辐射亮温与气温关系的研究[A];中国气象学会2007年年会生态气象业务建设与农业气象灾害预警分会场论文集[C];2007年
6 徐秀杰;闫丽莉;屈春燕;;华北地区红外亮温背景场的建立及亮温偏移指数K值计算[A];中国地震学会空间对地观测专业委员会2012年学术研讨会论文摘要集[C];2012年
7 刘向培;王毅;石汉青;;基于FY-2C数据的云检测方法研究[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
8 闫丽莉;屈春燕;温少妍;单新建;;卫星热红外亮温、气温及地温观测的年变变化对比研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
9 武胜利;杨虎;;AMSR-E亮温与MODIS陆表分类产品结合反演全球陆表温度[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
10 张爱忠;纪飞;齐琳琳;赵永刚;;HIRS-3亮温的直接变分同化试验研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集（下册）[C];2004年
相关博士学位论文 前3条
1 郑文超;月球纵向温度分布遥感探测方法研究[D];华中科技大学;2016年
2 张颖;静止轨道干涉式毫米波大气探测仪动态目标观测仿真分析[D];中国科学院国家空间科学中心;2017年
3 周明星;基于CE-1号卫星微波辐射计传感数据的月壤厚度反演[D];南京航空航天大学;2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 徐秀杰;基于多源遥感数据的活动断裂影像特征解译与分析[D];中国石油大学(华东);2014年
2 王安迪;L波段土壤微波辐射计算程序设计及影响亮温的因素分析[D];华中科技大学;2014年
3 张鹭;基于微波探测资料的全球大气亮温长期变化趋势研究[D];南京信息工程大学;2016年
4 李依鸿;云区星载微波仪器亮度温度的辐射传输模拟[D];南京信息工程大学;2016年
5 邵楠清;基于红外亮温背景场的地震异常信息提取研究[D];南京信息工程大学;2016年
6 曹sパ，
本文编号：1321676
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/1321676.html
