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星载微波辐射计的设计及应用

作　者: 刘新
导　师: 周希朗；孙允珠
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 星载微波辐射计设计定标
分类号: P414.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

微波辐射计是目前气象、海洋卫星上的一种重要的探测载荷,是气象和灾害监测的重要遥感手段。它可以全天时、全天候观测全球空间气象资料和海洋资料,从而实现中、长期数值天气预报,提高天气预报的准确性。微波辐射计在设计上可以分为天线与馈电网络、接收机、扫描机构、定标系统、驱动控制、数据处理单元以及电源等部分。它能测量目标的辐射强度,根据所测得的微波辐射特性,将反映不同场景辐射亮温的输出电压进行数字化处理,进行定性、定量的分析,并通过卫星传输到地面。随着遥感仪器制造水平的提高,微波遥感的辐射定标对微波遥感的成功应用起着至关重要的作用。因此,微波辐射计在发射前都有必要进行地面定标测试。对遥感仪器的基本性能进行评估并获取在轨遥感探测资料定量化应用所必需的定标系数。本文研究的重点是星载微波辐射计的设计及应用:分析了星载微波辐射计的工作原理、技术设计以及工作流程;着重从理论分析、算法研究、数据处理和建模仿真等方面对星载微波辐射计定标技术进行了研究;主持开展了地面真空定标试验;得到了准确的试验数据并进行了处理分析;在卫星发射后,结合之前的试验数据和理论研究对微波辐射计的在轨定标进行了初步分析。形成了从理论分析、地面分析到卫星在轨实际应用的完整研究过程。本文在微波辐射计研制过程中对定标技术的指标算法、试验数据处理以及误差分析等方面进行了重点研究,研究结果得到了在轨定标的实际应用。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 课题来源  7
  1.2 微波及微波遥感简介  7-10
  1.3 国内外星载微波辐射计的现况及发展方向  10-14
    1.3.1 国外微波辐射计的现况  10-12
    1.3.2 国内微波辐射计的现况  12-13
    1.3.3 星载微波辐射计的发展方向  13-14
  1.4 论文成果及章节安排  14
  1.5 本章小结  14-15
第二章星载微波辐射计的设计  15-36
  2.1 星载微波辐射计的基本类型  15-18
  2.2 星载微波辐射计的工作原理  18-24
  2.3 星载微波辐射计的技术设计  24-35
    2.3.1 天线与馈电网络设计  25-27
    2.3.2 接收机设计  27-29
    2.3.3 扫描机构设计  29-30
    2.3.4 扫描驱动控制电路设计  30-32
    2.3.5 热辐射定标源设计  32-33
    2.3.6 控制与数据处理单元设计  33-34
    2.3.7 电源单元设计  34-35
    2.3.8 微波辐射计工作流程  35
  2.4 本章小结  35-36
第三章星载微波辐射计的定标方案  36-51
  3.1 星载微波辐射计定标的原理  36-45
    3.1.1 微波辐射计定标原理  36
    3.1.2 Rayleigh-Jeans辐射定律  36-37
    3.1.3 功率—温度对应  37-38
    3.1.4 两点定标方法  38-40
    3.1.5 接收机非线性影响  40-43
    3.1.6 天线波束效率的考虑  43-45
  3.2 微波辐射计定标方法  45-50
    3.2.1 微波辐射计定标步骤  45-46
    3.2.2 地面热真空定标目的  46-47
    3.2.3 地面热真空定标实施方案  47-50
  3.3 本章小结  50-51
第四章星载微波辐射计定标数据处理及误差分析  51-67
  4.1 星载微波辐射计定标数据处理  51-58
    4.1.1 黑体温度及微波湿度计带宽的修正  51-52
    4.1.2 两点定标处理方法  52
    4.1.3 定标电压计数值的处理  52-54
    4.1.4 微波辐射计测量灵敏度  54-56
    4.1.5 微波辐射计定标准确度  56-57
    4.1.6 接收机非线性参数的求取  57-58
  4.2 星载微波辐射计定标的误差分析  58-66
    4.2.1 定标误差的综合分析  58-61
    4.2.2 接收通道特性引入的误差分析  61-62
    4.2.3 定标源的影响分析  62-65
    4.2.4 地面真空定标精度分析  65-66
  4.3 本章小结  66-67
第五章星载微波辐射计的在轨应用  67-73
  5.1 星载微波辐射计在轨定标的初步分析  67-70
    5.1.1 热定标计数值分析  67-68
    5.1.2 灵敏度计算  68
    5.1.3 在轨定标系数的确定  68
    5.1.4 在轨定标精度分析  68-70
  5.2 星载微波辐射计在轨定标的应用成果  70-72
  5.3 本章小结  72-73
第六章结束语  73-74
参考文献  74-76
符号说明  76-77
致谢  77-78
攻读学位期间发表的学术论文目录  78-80

星载微波辐射计的设计及应用

内容摘要

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