本发明涉及一种基于冷热源建模的微波辐射计全口径定标方法,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观测高精度目标,需要对辐射计进行实时定标,因此常规方法是全口径观测冷源和黑体进行两点定标,但是冷源和黑体模型的不准确性导致定标误差,尤其是借助了冷空反射镜观测冷源模式增加了冷源模型复杂度。
2、因此,如何解决现有冷空反射镜引入干扰后提升微波辐射计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解决现有冷空反射镜引入干扰后提升微波辐射计定标精度,提出一种基于冷热源建模的微波辐射计全口径定标方法。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
3、本发明的一种基于冷热源建模的微波辐射计全口径定标方法,包括以下步骤:
4、步骤1:接收机全口径通过冷空反射镜观测获得冷空目标能量;
5、步骤1.1:接收机通过冷空反射镜采用如式(1)所示的方式获得观测冷源的空间效率ηc;
6、
7、其中ωc是面向冷空反射镜的空间立体角;天线方向图为
8、步骤1.2:接收机利用观测冷源的空间效率ηc采用如式(2)所示的方式获得包含冷空辐射能量、冷空反射镜自辐射能量和冷空反射镜漏射能量的观测冷空总辐射能量;
9、
10、其中,ρc是冷空反射镜发射率,是冷空反射镜表面自辐射谱功率密度,是冷空反射镜后向漏射谱功率密度,是冷空辐射谱功率密度;
11、步骤1.3:将接收机获得的实时观测冷空时计数值同步记录,获得观测冷空时计数值平均值
12、步骤2:接收机全口径观测热源黑体获得热源总辐射能量;
13、步骤2.1:接收机采用如式(3)所示的方式获得观测热源的空间效率ηw;
14、
15、其中ωc是面向冷空反射镜的空间立体角,天线方向图为
16、步骤2.2:接收机利用观测热源的空间效率ηw采用如式(4)所示的方式获得包含热源辐射能量、热源自辐射能量和热源漏射能量的观测热源总辐射能量;
17、
18、其中e是热源发射率,是热源表面自辐射谱功率密度,是热源后向漏射谱功率密度,是热源辐射谱功率密度;
19、步骤2.3:将接收机获得的实时观测热源时计数值同步记录,获得观测热源时计数值平均值
20、步骤3:接收机全口径利用冷空目标能量和热源总辐射能量采用接收机增益方式确定接收机增益的二次曲线的非线性系数;
21、步骤3.1:将冷空目标能量和热源总辐射能量采用如式(5)所示的方式获得接收机增益g;
22、
23、步骤3.2:利用步骤3.1所述的接收机增益采用式(6)至式(8)所示的方式确定接收机的二次曲线的非线性系数;
24、
25、其中,μ为接收机辐射亮温和接收机计数值之间的二次非线性关系;a0、a1和a2为接收机的二次曲线的非线性系数;
26、步骤4:接收机利用地面真空罐实验确定的接收机辐射亮温和接收机计数值之间的二次非线性关系μ对大气目标进行观测,进而获得大气目标亮温
27、
28、其中,cs为目标的接收机计数值,为大气目标亮温。
29、为实现本发明目的,依据上述方法,本发明进一步提出了一种基于冷热源建模的微波辐射计全口径定标系统,包括冷源获取模块、热源获取模块、修正模块;
30、所述冷源获取模块,接收机通过冷空反射镜观测冷空获得低温源辐射亮温用于两点定标处理;将处理的冷空反射镜自辐射和漏射用于修正;将作为修正模块的输入;
31、所述热源获取模块,接收机通过观测黑体获得高温源辐射亮温用于两点定标处理;将处理的黑体自辐射和漏射用于修正;将作为修正模块的输入;
32、所述修正模块,通过分别观测黑体和冷空,获得接收机的增益,联合地面测试获得的二次非线性关系,建立目标亮温和接收机计数值的关系;进而完成微波辐射计全口径的定标。
33、有益效果:
34、与现有技术相比,本发明具有如下效果:
35、为了实现微波辐射计在卫星本体狭窄空间全口径观测冷空,需要借助通过冷空反射镜观测冷空,采用冷空建模对冷空目标、冷空反射镜自辐射和漏射,按照冷空的空间几何效率进行综合建模,获得准确的冷空观测模型;同时观测热源目标,建立包括热源辐射、热源自辐射和漏射的精确热源模型,获得准确的热源观测模型。本方法精度高,能够解决大口径天线微波辐射计定标难等优点,适合于一种基于冷热源建模的微波辐射计全口径定标方法。
1.一种基于冷热源建模的微波辐射计全口径定标方法,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冷热源建模的微波辐射计全口径定标系统,其特征在于:包括包括冷源获取模块、热源获取模块、修正模块;
