基于一维综合孔径微波辐射计的大气海洋环境参数敏感性分析

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作者 冯梦延 艾未华 +2 位作者 刘茂宏 陈冠宇 陆文 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期47-59,共13页

相比于实孔径微波辐射计,一维综合孔径微波辐射计具有高空间分辨率和多入射角观测特点。本文提出采用观测频率为6.9,10.65,18.7,23.8和36.5 GHz,且入射角范围为0°~65°的一维综合孔径微波辐射计遥感大气海洋环境要素。基于构... 相比于实孔径微波辐射计,一维综合孔径微波辐射计具有高空间分辨率和多入射角观测特点。本文提出采用观测频率为6.9,10.65,18.7,23.8和36.5 GHz,且入射角范围为0°~65°的一维综合孔径微波辐射计遥感大气海洋环境要素。基于构建的微波大气海洋辐射传输正演模型,分析了辐射计亮温对大气海洋环境要素的敏感性,为辐射计关键指标确定和大气海洋环境要素反演算法设计提供技术支撑。结果表明:一维综合孔径微波辐射计的垂直和水平极化亮温对大气海洋环境要素的敏感性表现出不同特性,且敏感性随入射角的改变而变化显著;6.9和10.65 GHz对海面温度的敏感性较大,且随着入射角的增大,垂直极化亮温的敏感性增大,水平极化亮温的敏感性减小;10.65和18.7 GHz对海面风速的敏感性相对较大,且敏感性最大的风速区间位于10~20 m/s;23.8 GHz对大气水汽含量最敏感,且水汽含量较低、入射角较大时,敏感性越大;36.5 GHz对云液态水含量最敏感,随着入射角的增大,垂直极化亮温的敏感性减小,水平极化的敏感性增大,但两者均在液态水含量较小时表现出较大的敏感性。 展开更多

关键词 一维综合孔径微波辐射计 高空间分辨率 多入射角 敏感性分析

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一维综合孔径微波辐射计海温反演精度研究

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作者 刘茂宏 艾未华 +2 位作者 冯梦延 陆文 胡申森 《微波学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期41-47,共7页

星载一维综合孔径微波辐射计(1D-ASMR)利用天线阵代替传统辐射计的大天线,具有高空间分辨率和多入射角观测特点,是未来海温遥感的重要载荷。为评估1D-ASMR亮温测量误差EM_(b)对海温反演精度的影响以及为卫星系统的设计提供依据,文中构建... 星载一维综合孔径微波辐射计(1D-ASMR)利用天线阵代替传统辐射计的大天线,具有高空间分辨率和多入射角观测特点,是未来海温遥感的重要载荷。为评估1D-ASMR亮温测量误差EM_(b)对海温反演精度的影响以及为卫星系统的设计提供依据,文中构建了1D-ASMR亮温仿真模型,采用多元线性回归算法(Multiple Linear Regression,MLR),定量研究了1D-ASMR海面温度反演误差随入射角和EM_(b)的变化规律。其中,该1D-ASMR工作频点为6.9 GHz、10.65 GHz、18.7 GHz、23.8 GHz和36.5 GHz,极化方式为水平极化和垂直极化,入射角范围为0°~65°,EM_(b)范围为0~1 K。结果表明:海面温度反演误差随入射角的变化趋势受EM_(b)的影响,大入射角对应的反演误差低于小入射角。采用控制变量法,分别研究不同频点EM_(b)对海面温度反演的影响,可得:在同一入射角下,反演误差会随着各个频点EM_(b)的增大而增大,但当EM_(b)的大小超过0.5 K时,反演误差随着EM_(b)的增大而增大的趋势会明显减缓且6.9 GHz的EM_(b)对海温反演误差的影响最大。 展开更多

关键词 星载一维综合孔径微波辐射计 海面温度反演 线性回归 反演精度

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一维综合孔径微波辐射计遥感海面温度的敏感性分析 被引量：3

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作者 陈冠宇 艾未华 +1 位作者 陆文 冯梦延 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期143-154,共12页

一维综合孔径微波辐射计能够有效提高观测的空间分辨率,其观测入射角通常在0°～55°范围内变化。为了开发适用于一维综合孔径微波辐射计的海面温度反演算法,需要评估其观测亮温对海洋大气环境要素的敏感性。利用海面发射率模... 一维综合孔径微波辐射计能够有效提高观测的空间分辨率,其观测入射角通常在0°～55°范围内变化。为了开发适用于一维综合孔径微波辐射计的海面温度反演算法,需要评估其观测亮温对海洋大气环境要素的敏感性。利用海面发射率模型和大气辐射传输模型,构建了适用于一维综合孔径微波辐射计的微波海洋大气辐射传输模式,研究了C波段垂直和水平极化微波辐射亮温在不同入射角下对海洋大气环境要素的敏感性变化情况,并定量计算了相应的敏感系数。结果表明:垂直和水平极化亮温对海洋大气环境要素的敏感性表现出不同的特性。随着入射角的增大,垂直极化亮温对海面温度的敏感性增强,对海面风场的敏感性相对减弱;水平极化亮温则相反。由大气水汽含量和云液态水含量误差引入的垂直和水平极化亮温误差随入射角增大而增大,但是,即使在55°的大入射角下垂直和水平极化亮温误差仍小于0.12 K。对于海面温度反演精度优于1 K的要求,一维综合孔径微波辐射计的测温精度需优于0.6 K。研究结果对于一维综合孔径微波辐射计海面温度反演算法的研究和载荷设计具有一定的理论指导意义。 展开更多

关键词 一维综合孔径 微波辐射计 海面温度 多入射角 敏感性分析

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综合孔径微波辐射计的射频干扰源空间角度稀疏贝叶斯估计方法

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作者 张娟 庄乐慧 +2 位作者 李一楠 李虹 窦昊锋 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3202-3209,共8页

该文提出一种综合孔径微波辐射计射频干扰源(RFI)空间稀疏贝叶斯估计方法。首先建立了综合孔径微波辐射计可见度函数干涉测量模型,观测数据表示为综合孔径天线基线对相关导向矢量观测矩阵与视场亮温的乘积,由于相关导向矢量观测矩阵的... 该文提出一种综合孔径微波辐射计射频干扰源(RFI)空间稀疏贝叶斯估计方法。首先建立了综合孔径微波辐射计可见度函数干涉测量模型,观测数据表示为综合孔径天线基线对相关导向矢量观测矩阵与视场亮温的乘积,由于相关导向矢量观测矩阵的正交性和RFI空间角度分布的稀疏性,亮温在基线对相关导向矢量观测矩阵正交基所构成的支撑域中的变换系数是稀疏的。该文在稀疏贝叶斯学习(SBL)框架下对亮温进行稀疏重构。该方法在无需稀疏度和正则化参数等先验信息前提下也能获得较高的重构性能。计算机仿真验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 综合孔径微波辐射计 射频干扰源 稀疏贝叶斯 空间角度估计

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8mm波段二维综合孔径微波辐射计(BHU-2D) 被引量：12

5

作者 薛永 苗俊刚 万国龙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1020-1023,共4页

介绍了二维综合孔径微波辐射计BHU-2D成像原理、系统构成及性能指标、校正方法、部分成像实验及其成像结果.BHU-2D工作在8mm波段,共有10个接收单元,天线阵列为T形结构,接收机为二次变频超外差结构,I/Q解调及相关运算采用了数字方式并通... 介绍了二维综合孔径微波辐射计BHU-2D成像原理、系统构成及性能指标、校正方法、部分成像实验及其成像结果.BHU-2D工作在8mm波段,共有10个接收单元,天线阵列为T形结构,接收机为二次变频超外差结构,I/Q解调及相关运算采用了数字方式并通过软件实现,采用点辐射源校正方法及背景对消反演算法校正系统通道间不一致、相关偏置及混叠误差.目前,BHU-2D已经研制完成,并进行了系统测试及成像实验,得到了室内人工场景及人物场景的辐射亮温分布图像. 展开更多

关键词 微波辐射计 二维综合孔径 8 mm波段 BHU-2D

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二维综合孔径微波辐射计成像理论与方法研究 被引量：9

6

作者 黄永辉 吴季 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期697-701,共5页

本文在顺轨方向孔径综合技术的理论研究的基础之上 ,对星载二维成像综合孔径微波辐射计的成像理论进行了分析 ,讨论了二种不同的基线结构方案 ,并对相应的可见度函数采样方案和成像反演算法进行了讨论 .

关键词 成像理论 综合孔径 二维成像 微波辐射计 遥感

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二维综合孔径微波辐射计圆环结构天线阵及其稀疏方法 被引量：10

7

作者 何宝宇 吴季 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1607-1610,共4页

本文介绍了圆环天线阵二维综合孔径微波辐射计的测量原理和反演算法,并通过模拟退火算法讨论了两种二维综合孔径微波辐射计圆环阵的稀疏方案,一种方案利用天线旋转,在半圆周上稀疏天线;另一种方案通过将空间频率采样点的均匀分布作为优... 本文介绍了圆环天线阵二维综合孔径微波辐射计的测量原理和反演算法,并通过模拟退火算法讨论了两种二维综合孔径微波辐射计圆环阵的稀疏方案,一种方案利用天线旋转,在半圆周上稀疏天线;另一种方案通过将空间频率采样点的均匀分布作为优化的约束条件,在全圆周上稀疏天线.结果显示两种设计较传统设计均有改进之处.对于半圆周天线而言,在积分时间允许的条件下,通过天线旋转与分时测量,天线阵可进一步稀疏.对于全圆周天线而言,与Y形天线阵结构相比,在同样的空间频率覆盖范围内,全圆周天线阵使天线单元数达到了最优. 展开更多

关键词 二维综合孔径微波辐射计 稀疏天线阵 退火算法

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二维综合孔径微波辐射计误差分析 被引量：5

8

作者 赵锋 苗俊刚 +1 位作者 胡岸勇 薛永 《微波学报》 CSCD 北大核心 2008年第S1期197-201,共5页

北航电磁工程实验室已经研制出的一套工作于8mm波段(34.07GHz)的10天线二维综合孔径微波辐射成像系统BHU-2D,其原理样机采用T形阵列。对其采用相关/不相关噪声注入法进行误差分析,实验结果表明:相关偏置的主要原因是采集板量化前的互相... 北航电磁工程实验室已经研制出的一套工作于8mm波段(34.07GHz)的10天线二维综合孔径微波辐射成像系统BHU-2D,其原理样机采用T形阵列。对其采用相关/不相关噪声注入法进行误差分析,实验结果表明:相关偏置的主要原因是采集板量化前的互相耦合;通道间相位不平衡误差为-53.89度,当积分时间为0.2秒时,其起伏不大于0.18度;由于采用数字解调,IQ非正交误差很小,可以忽略其影响,同时拟合出了条纹洗涤函数。 展开更多

关键词 综合孔径微波辐射计 BHU-2D 相关偏置 条纹洗涤函数 通道间相位不平衡 IQ非正交误差

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基于冷空观测单元的综合孔径微波辐射计幅度定标方法

9

作者 仝星 牛立杰 +1 位作者 韩东浩 刘浩 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期832-845,共14页

微波辐射计通过定标获取目标准确的亮温,是数据定量化应用的必要手段.综合孔径微波辐射计由多个辐射计单元组成,定标需求从单一接收机扩展至所有接收单元.噪声注入是包括综合孔径微波辐射计在内的固定波束指向辐射计所常用的定标方法.... 微波辐射计通过定标获取目标准确的亮温,是数据定量化应用的必要手段.综合孔径微波辐射计由多个辐射计单元组成,定标需求从单一接收机扩展至所有接收单元.噪声注入是包括综合孔径微波辐射计在内的固定波束指向辐射计所常用的定标方法.作为定标参考的噪声二极管在轨会受到温度影响发生短期波动,并受器件老化影响发生长期漂移,从而导致系统定标精度恶化.针对上述问题,提出一种基于冷空观测单元的综合孔径辐射计幅度定标方法.通过设计专门的冷空观测辐射计通道,对综合孔径辐射计的公共噪声源进行实时标定,减小其噪声温度不确定性对综合孔径辐射计系统所有观测通道幅度定标的影响.结合中国海洋盐度探测卫星主被动探测仪中K波段一维综合孔径辐射计的实际系统方案,建立了辐射计系统模型及定标模型,开展了数值仿真及样机定标实验验证.仿真及实验结果验证了方法的有效性. 展开更多

关键词 综合孔径微波辐射计 幅度定标 冷空定标 噪声注入

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二维圆周阵列综合孔径微波辐射计信道误差分析

10

作者 陈后财 赵振维 +1 位作者 郎锐 金燕波 《微波学报》 CSCD 北大核心 2010年第3期77-82,共6页

给出了一种综合孔径微波辐射计二维圆周非均匀分布阵列的排布方案,并在此基础上分析了信道串扰、信道不平衡、系统噪声等产生的误差,建立了各种误差的特性仿真模型。然后给出了各误差的补偿方法及噪声的消除方法,通过BG反演算法实现了... 给出了一种综合孔径微波辐射计二维圆周非均匀分布阵列的排布方案,并在此基础上分析了信道串扰、信道不平衡、系统噪声等产生的误差,建立了各种误差的特性仿真模型。然后给出了各误差的补偿方法及噪声的消除方法,通过BG反演算法实现了在各种误差下的亮温反演,证明了以上误差补偿的有效性。 展开更多

关键词 综合孔径 微波辐射计 BG算法 信道幅度和相位误差 反演成像

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综合孔径微波辐射计天线单元互耦的影响及其校正 被引量：17

11

作者 董晓龙 张升伟 +2 位作者 吴季 黄永辉 姜景山 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第9期1280-1282,共3页

本文建立了综合孔径微波辐射计天线单元之间互耦对于综合孔径成像的影响的模型，分析了天线单元之间的互耦对于综合孔径微波辐射计分辨率的影响．给出了校正天线单元互耦作用影响的方法，在此基础上提出了一种综合孔径微波辐射计的定标... 本文建立了综合孔径微波辐射计天线单元之间互耦对于综合孔径成像的影响的模型，分析了天线单元之间的互耦对于综合孔径微波辐射计分辨率的影响．给出了校正天线单元互耦作用影响的方法，在此基础上提出了一种综合孔径微波辐射计的定标方法．通过数值模拟，证明了所提出的方法的有效性． 展开更多

关键词 干涉式综合孔径 微波辐射计 互耦 校正 天线

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综合孔径微波辐射计信道误差分析与标定 被引量：14

12

作者 刘浩 吴季 吴琼 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期402-406,共5页

本文首先建立了综合孔径微波辐射计的信道模型 ,在此基础上分析了信道的幅度相位不平衡以及信道间串扰对反演亮温的影响 ,并给出了系统仿真结果 .本文还提出了一种新的系统定标方案 ,与传统定标方法相比 ,该方法可以非常方便的获取高精... 本文首先建立了综合孔径微波辐射计的信道模型 ,在此基础上分析了信道的幅度相位不平衡以及信道间串扰对反演亮温的影响 ,并给出了系统仿真结果 .本文还提出了一种新的系统定标方案 ,与传统定标方法相比 ,该方法可以非常方便的获取高精度的系统调制G矩阵用于亮温反演 . 展开更多

关键词 综合孔径微波辐射计 信道不平衡 串扰 互耦 定标

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综合孔径微波辐射计顺轨方向亮温反演算法的研究 被引量：7

13

作者 黄永辉 吴季 董晓龙 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第12期108-110,107,共4页

本文利用卷积理论对综合孔径微波辐射计在顺轨方向的孔径综合进行了理论分析 ,给出了在一定条件下的基线设计 ,并且分别利用矩量法和基于Backus Gilbert理论的线性算法两种数值方法进行了顺轨方向地物亮温的反演 .数值模拟结果表明 ,在... 本文利用卷积理论对综合孔径微波辐射计在顺轨方向的孔径综合进行了理论分析 ,给出了在一定条件下的基线设计 ,并且分别利用矩量法和基于Backus Gilbert理论的线性算法两种数值方法进行了顺轨方向地物亮温的反演 .数值模拟结果表明 ,在顺轨方向有效稀疏天线阵设计的基础上 ,亮温反演达到了很高的精度 . 展开更多

关键词 微波辐射计 综合孔径 反演算法 微波遥感

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综合孔径辐射计二维稀疏天线阵列排列方法 被引量：9

14

作者 董健 李青侠 +1 位作者 郭伟 朱耀庭 《微波学报》 CSCD 北大核心 2009年第2期83-86,共4页

稀疏天线阵列设计是干涉式综合孔径微波辐射计的一个重要研究内容。文中提出了一种综合孔径辐射计二维稀疏天线阵列的排列方法,该方法适于构造阵元数任意大的二维稀疏阵。从理论上证明了该方法构造的二维稀疏阵在(u,v)平面采样覆盖的完... 稀疏天线阵列设计是干涉式综合孔径微波辐射计的一个重要研究内容。文中提出了一种综合孔径辐射计二维稀疏天线阵列的排列方法,该方法适于构造阵元数任意大的二维稀疏阵。从理论上证明了该方法构造的二维稀疏阵在(u,v)平面采样覆盖的完备性,导出了由该方法构造的二维稀疏阵的冗余度理论上限,并证明其优于U、T型阵。理论分析和仿真结果均表明,与相同阵元数的U、T型阵比较,该方法构造的二维稀疏阵可获得更多的空间频率采样点数、更大的(u,v)平面覆盖面积,从而实现更高的空间分辨率。该方法对综合孔径辐射计的二维天线阵列设计具有参考价值。 展开更多

关键词 综合孔径辐射计 二维稀疏天线阵列 冗余度 (u v)平面覆盖

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综合孔径微波辐射计天线与信道模型仿真 被引量：6

15

作者 郎锐 郭华民 赵振维 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期794-798,共5页

首先建立用于微波被动遥感的一维综合孔径微波辐射计的理想信道仿真模型,在此基础上通过分析单元天线方向图的不一致、信道的幅度相位不平衡与信道间串扰对反演亮温的影响来对综合孔径微波辐射计的天线和信道部分的误差进行分析,并建立... 首先建立用于微波被动遥感的一维综合孔径微波辐射计的理想信道仿真模型,在此基础上通过分析单元天线方向图的不一致、信道的幅度相位不平衡与信道间串扰对反演亮温的影响来对综合孔径微波辐射计的天线和信道部分的误差进行分析,并建立系统仿真模型。建立的仿真模型所反演的目标亮温能够更真实地反映被观测目标的实际情况。 展开更多

关键词 综合孔径微波辐射计 天线方向图 信道不平衡 串扰

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综合孔径微波辐射计成像观测能力 被引量：3

16

作者 郎锐 晁坤 +1 位作者 黄传禄 陈后财 《微波学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期88-92,共5页

对综合孔径微波辐射计成像观测原理进行了阐述,分析了综合孔径微波辐射计的灵敏度、积分时间、天线波束宽度、目标亮温、背景噪声温度、系统工作频率和目标等效截面等因素与系统作用距离的关系,对系统的目标观测能力进行仿真验证,探讨... 对综合孔径微波辐射计成像观测原理进行了阐述,分析了综合孔径微波辐射计的灵敏度、积分时间、天线波束宽度、目标亮温、背景噪声温度、系统工作频率和目标等效截面等因素与系统作用距离的关系,对系统的目标观测能力进行仿真验证,探讨了阵列通道不一致等误差的补偿方法。研究成果将有助于综合孔径微波辐射计的实用化推进。 展开更多

关键词 综合孔径 微波辐射计 观测能力

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信道互耦和不平衡度对综合孔径微波辐射计复相关干涉测量的影响分析及其校准 被引量：2

17

作者 董晓龙 吴季 姜景山 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第7期947-949,共3页

本文分析了信道互耦和不平衡度对干涉式综合孔径微波辐射计复相关干涉测量的影响 .分析表明干涉测量误差的主要来源是信道的相位不平衡度 .实现信道中心频率的相位精度就可以保证干涉相位的精度 ,而通道内的残余相位差只会引起干涉相关... 本文分析了信道互耦和不平衡度对干涉式综合孔径微波辐射计复相关干涉测量的影响 .分析表明干涉测量误差的主要来源是信道的相位不平衡度 .实现信道中心频率的相位精度就可以保证干涉相位的精度 ,而通道内的残余相位差只会引起干涉相关度的降低 .通过相干 /不相干噪声校准 ,就可以对信道不平衡引起的干涉相关测量误差进行修正 . 展开更多

关键词 微波辐射计 干涉测量 综合孔径 不平衡度 信道互耦

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被动微波遥感技术的新发展——综合孔径微波辐射计和全极化参量微波辐射计 被引量：11

18

作者 董晓龙 吴季 姜景山 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2001年第4期73-78,共6页

介绍了被动微波遥感的两个新的技术—综合孔径微波辐射计和全极化参量微波辐射计。综合孔径微波辐射计采用干涉测量技术 ,用小天线的干涉基线组合合成大孔径天线的思想 ,提高被动微波遥感的空间分辨率 ,并实现视场范围的数字成像 ;全极... 介绍了被动微波遥感的两个新的技术—综合孔径微波辐射计和全极化参量微波辐射计。综合孔径微波辐射计采用干涉测量技术 ,用小天线的干涉基线组合合成大孔径天线的思想 ,提高被动微波遥感的空间分辨率 ,并实现视场范围的数字成像 ;全极化参量微波辐射计是一种新的微波遥感参数的探测技术 ,它测量目标微波辐射的全部 4个 Stokes极化参量 ,对于表面粗糙度各向异性特性的探测和目标的分类与识别具有很好的前景。 展开更多

关键词 被动微波遥感技术 综合孔径微波辐射计 全极化参量微波辐射计

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综合孔径微波辐射计互耦模型与校正方法 被引量：1

19

作者 郭强 谢利子 +3 位作者 冯小虎 林维夏 张志清 张勇 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期122-127,共6页

利用阻抗参数法分析天线互耦,根据综合孔径微波辐射成像原理,通过耦合矩阵建立了综合孔径微波辐射计互耦模型。用给出的模型,对互耦引起的反演亮温失真和校正方法进行了深入的理论分析,并给出通过优化天线匹配网络减小互耦影响的方法。... 利用阻抗参数法分析天线互耦,根据综合孔径微波辐射成像原理,通过耦合矩阵建立了综合孔径微波辐射计互耦模型。用给出的模型,对互耦引起的反演亮温失真和校正方法进行了深入的理论分析,并给出通过优化天线匹配网络减小互耦影响的方法。仿真结果表明了互耦模型和校正方法的有效性,清晰地反映了互耦造成的反演误差。 展开更多

关键词 综合孔径 微波辐射计 互耦 校正 天线匹配

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海洋遥感综合孔径微波辐射计系统误差的降低 被引量：2

20

作者 杨晓城 阎敬业 +2 位作者 武林 吴龙 吕文涛 《微波学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期60-64,共5页

被动微波遥感是海洋遥感的一项重要手段,可以测量一些重要的海洋参数,如海表面盐度、海表面风矢量等。综合孔径微波辐射计是目前被动微波遥感领域的一个研究热点。然而,由于综合孔径辐射计在空间频率上只能覆盖有限的带宽,无法获取观测... 被动微波遥感是海洋遥感的一项重要手段,可以测量一些重要的海洋参数,如海表面盐度、海表面风矢量等。综合孔径微波辐射计是目前被动微波遥感领域的一个研究热点。然而,由于综合孔径辐射计在空间频率上只能覆盖有限的带宽,无法获取观测目标的高频分量,所以即使不存在G矩阵误差和辐射噪声情况下,依然存在固有的系统误差。针对固有的系统误差,提出了一种系统误差降低方法应用于FPIR系统中。仿真结果表明：该方法能够有效降低FPIR系统误差,获取高精确度的亮温数据以满足测量海表面盐度和海表面风矢量等应用需求。 展开更多

关键词 海洋遥感 被动微波遥感 综合孔径微波辐射计 系统误差 全极化干涉式微波辐射计(FPIR)

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