一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标方法与流程

本发明涉及一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标方法，属于微波辐射计定标，应用于静止轨道微波辐射计定标。

背景技术：

1、在微波和毫米波波段，卫星搭载的微波辐射计为了提高足够的空间分辨率观测地球，不得不采用大口径的天线来缩小天线波束宽度，天线口径往往达到几米甚至几十米，卫星本体难以搭载足够大小的黑体对辐射计整机进行标定，只能依靠搭载小型的黑体，仅对天线后端的接收机进行两点标定，而暴露在外的天线主反射面和副反射面的形变、位变和热辐射不能进行精确标定。

2、因此，如何提升静止轨道微波辐射计去除天线影响的定标精度成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提升静止轨道微波辐射计去除天线影响的定标精度，提出一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标方法，应用于静止轨道微波辐射计定标中，包括以下步骤：

4、步骤1：利用天线远场观测大气辐射能量进而获得大气辐射亮温；

5、步骤1.1：利用天线远场接收到地球大气辐射能量；

6、步骤1.1.1：利用天线主极化主波束效率和大气辐射亮温主极化主瓣观测地球能量；

7、步骤1.1.2：利用天线主极化旁瓣效率和主极化地球旁瓣平均谱功率密度获得主极化旁瓣观测地球能量；

8、步骤1.1.3：利用天线交叉极化波束效率和交叉极化观测地球的谱功率密度获得交叉极化波束观测地球能量；

9、步骤1.2：对天线远场接收到地球大气辐射能量采用如式(1)所示方式进行加权获得远场天线观测大气辐射亮温

10、

11、步骤2：天线三个反射面内部级联能量传输；

12、步骤2.1：天线主反射面将包含传输大气辐射亮温、主反射面天线自辐射能量和主反射面天线漏射能量采用如式(2)所示方式获得主反射面输出能量并将传输至天线第一副反射面；

13、

14、其中，ρ1为主反射面发射率，主反射面自辐射谱功率密度，主反射面漏射谱功率密度，η1代表主反射面天线效率特性；

15、步骤2.2：天线第一副反射面将包含主反射面输出能量、第一副反射面自辐射能量和第一副反射面天线漏射能量采用如式(3)所示方式获得第一副反射面输出能量并将传输至天线第二副反射面；

16、

17、其中，ρ2为第一副反射面发射率，第一副反射面自辐射谱功率密度，第一副反射面漏射谱功率密度，η1代表主反射面天线效率特性；

18、步骤2.3：天线第二副反射面将包含第一副反射面输出能量、第二副反射面自辐射能量和第二副反射面天线漏射能量采用如式(4)所示方式获得第二副反射面输出能量并将传输至接收机；

19、

20、其中，ρ3为第二副反射面发射率，第二副反射面自辐射谱功率密度，第二副反射面漏射谱功率密度；

21、步骤3：利用天线远场观测的大气辐射能量和天线三个反射面级联传输能量采用如式(5)所示方式获得天线观测的能量

22、

23、步骤4：接收机利用采用如式(6)所示方式构建观测计数值cs和亮温的非线性关系；进而完成微波辐射计在轨定标；

24、

25、其中，接收机定标系数a0、a1和a2由接收机在地面通过观测黑体、冷空和变温源获得；

26、步骤5：接收机观测大气目标，并利用式(5)和式(6)获得定标后的大气辐射亮温

27、本发明公开的一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标装置，用于实现所述一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标方法。本发明公开的一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标装置，包括获取模块、传输模块、修正模块、处理模块。

28、所述获取模块，用于对为天线主极化主波束效率，大气辐射功率谱密度，为天线主极化旁瓣效率，为为主极化地球旁瓣平均谱功率密度，为天线交叉极化波束效率，为交叉极化观测地球的谱功率密度。进行获取，获得天线远场观测大气辐射亮温结果；将获取的大气辐射亮温作为处理模块的输入；

29、所述传输模块，天线三个反射面以逐级能量传递方式进行级联传输，从主反射面天线，到第一副反射面天线，到第二副反射面天线，将第二副反射面输出能量作为处理模块的输入；

30、所述修正模块，用于将传输模块与处理模块进行连接；并对天线三个反射面在进行级联能量传输中的自辐射和漏射参数进行修正；将修正后的噪声能量作为处理模块的输入；

31、所述处理模块，利用天线远场接收到地球大气辐射能量经天线三个反射面级联进行能量传输，通过接收机的两点定标获得定标后的大气辐射亮温

32、有益效果：

33、与现有技术相比，本发明具有如下效果：

34、为了订正外置天线主反射面和副反射面的形变和自辐射影响，采用形变和自辐射参数化建模方式，得到包含实时天线方向图参数和自辐射参数，从而实现定标过程中对天线影响的订正，本方法精度高，能够解决大口径天线微波辐射计定标难的技术问题，适合于一种基于天线参数化订正的大口径天线微波辐射计在轨定标。

技术特征：

1.一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.实现如权利要求1所述方法的一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标装置，其特征在于：包括获取模块、传输模块、修正模块、处理模块；

技术总结
本发明公开的一种基于天线参数化订正的微波辐射计在轨定标方法，属于微波辐射计定标技术领域，应用于静止轨道微波辐射计定标。本发明实现方法为：1、利用天线远场观测大气辐射能量进而获得大气辐射亮温；2、天线三个反射面内部级联能量传输；3、利用天线远场观测的大气辐射能量和天线三个反射面级联传输能量获得天线观测的能量；4、接收机利用构建观测计数值C<subgt;S</subgt;和亮温的非线性关系；进而完成微波辐射计在轨定标；5、接收机观测大气目标获得定标后的大气辐射亮温。本发明采用形变和自辐射参数化建模方式，得到包含实时天线方向图参数和自辐射参数，实现中对天线影响的订正，本方法精度高，解决大口径天线微波辐射计定标难的问题。

技术研发人员：安大伟,胡菊旸,窦芳丽,毕研盟,唐世浩,郭强
受保护的技术使用者：国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18