星载极化相关型全极化微波辐射计天线交叉极化校正方法技术

本发明专利技术的一种适用于星载极化相关型全极化微波辐射计的天线交叉极化校正方法，通过重新推导包含四个Stokes参数天线温度方程，采用天线温度仿真技术得到4×4的交叉极化M矩阵，为在轨运行的全极化辐射计实现最终的天线交叉极化校正。该方法不同于天线设计和优化阶段进行的交叉极化校正，而是适用于辐射计在轨运行后的最终校正。本发明专利技术实现了星载极化相关型全极化微波辐射计的天线交叉极化校正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波遥感
，特别是一种星载极化相关型全极化微波辐射计天 线交叉极化校正方法。
技术介绍
微波辐射计天线交叉极化校正实质是对天线温度方程的求解过程。由于天线 温度方程是一个病态的第一类Fredholm积分方程，其解振荡，不稳定，因此得到一个稳 定的最优解是天线交叉极化校正的难点。早期的传统双极化辐射计天线主波束效率较 低，旁瓣贡献的天线温度较大，天线交叉极化校正大多采用对积分方程直接求解的方法， 如逐次近似法，傅里叶变换法，迭代法，以及矩阵法，如SMMR采用的就是矩阵法。原有的方法执行效率 低，精度不高，随着天线主波束效率的提高已不再不适用。之后天线交叉极化校正普遍采 用先利用天线温度方程仿真天线温度，再根据仿真数据回归天线交叉极化矩阵系数的方 法，该方法提高了校正的效率和精度，如SSMI、 AMSR-E等传统辐射计以及最早的星载全极化微波辐射计WindSat采用的就是这种方法。星 载极化相关型全极化微波辐射计作为一种新型遥感仪器，采用极化相关接收体制，天线交 叉极化校正应该使用4X4的交叉极化M矩阵。传统辐射计以及Wind&it由于接收体制不 同，它们的交叉极化校正方法不能适用。因此，对于星载极化相关型全极化微波辐射计的交 叉极化校正，目前还没有严格意义上的在轨运行实例可供参考，需要寻找一种保证观测精 度和校正效率的交叉极化校正方法。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种星载极化相关型全极化微波辐射计天线 交叉极化校正方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种星载极化相关型全极化微波辐射计天线 交叉极化校正方法，包括以下步骤步骤1、结合极化相关检测理论，利用Claassen方法并去除辐射源各向同性假设， 建立包含四个Mokes参数亮温的天线温度方程，得到天线温度t (即TAv、TAh、TA3、TA4)与地 球场景亮温(即TBv、TBh、TB3> TB4)的关系，其中下标v，h，3，4表示对应的四个Mokes参 数；步骤2、创建地球场景数据集Si, i = 1，2，. . .，N，该数据集包含海面风场、海表温 度、大气柱状水汽含量、云水含量等全极化辐射传输正演模型需要作为输入的大气海洋环 境参数；步骤3、根据全极化微波辐射计的观测频点，以中心频率υ 0为基准对辐射计带宽 进行划分，划分得到的频率表示为υ」，j = 1，2. . .，M ；步骤4、在天线坐标系下，格点化天线方向图，并将天线波束投影到地球表面，得到 视场内不同俯仰角θ k和方位角外下地球表面对应的网格点，这些网格点表示为(込、φ,), k = 0,1. . . , L ；步骤5、对于每个地球场景数据集Si,将数据集数据代入全极化微波辐射传输模 型，计算各个网格点位置地球发射的全极化微波辐射亮温(S,，…，氏，外)，i = 1，. . .，N， j = 1，. . .，M，k = 0，. . .，L ；步骤6、利用步骤1建立的全极化天线温度方程计算出天线温度A，对于数量为N 的地球场景数据集，需要仿真计算出包含N个天线温度的天线温度集f。,i = l,...,N；步骤7、根据步骤6中的天线温度集f。和步骤5得到的对应中心频率视轴方向上 的地球场景亮温集，利用下述公式，采用多元线性回归方法得到天线交叉极化校正μ矩 阵权利要求1. 一种，其特征在于，包括 以下步骤步骤1、结合极化相关检测理论，利用Claassen方法并去除辐射源各向同性假设，建立 包含四个Mokes参数亮温的天线温度方程，得到天线温度& (即TAv、TAh、TA3、TA4)与地球场 景亮温& (即TBv、TBh、TB3、Tb4)的关系，其中下标v，h，3，4表示对应的四个Mokes参数；步骤2、创建地球场景数据集Si, i = 1，2，...，N，该数据集包含海面风场、海表温度、 大气柱状水汽含量、云水含量等全极化辐射传输正演模型需要作为输入的大气海洋环境参 数；步骤3、根据全极化微波辐射计的观测频点，以中心频率υ ^为基准对辐射计带宽进行 划分，划分得到的频率表示为 ，j = 1,2... ,Μ；步骤4、在天线坐标系下，格点化天线方向图，并将天线波束投影到地球表面，得到视场 内不同俯仰角Q1^P方位角外下地球表面对应的网格点，这些网格点表示为(民、<^)，k = 0 1. . . L ；步骤5、对于每个地球场景数据集S”将数据集数据代入全极化微波辐射传输模型，计 算各个网格点位置地球发射的全极化微波辐射亮温f/OS,，。，^，^) -i = 1, ... , N, j = 1, . . . , Μ, k = O, . . . , L ；步骤6、利用步骤1建立的全极化天线温度方程计算出天线温度&，对于数量为N的地 球场景数据集，需要仿真计算出包含N个天线温度的天线温度集Γ j，i = 1，. . .，N ；步骤7、根据步骤6中的天线温度集f。和步骤5得到的对应中心频率视轴方向上的地 球场景亮温集，利用下述公式，采用多元线性回归方法得到天线交叉极化校正M矩阵2.根据权利要求1所述的， 其特征在于，步骤1中所述包含四个Mokes参数亮温的天线温度方程为下述两个公式，其 中第一、第二 Mokes参数分量的天线温度方程为全文摘要本专利技术的一种适用于星载极化相关型全极化微波辐射计的天线交叉极化校正方法，通过重新推导包含四个Stokes参数天线温度方程，采用天线温度仿真技术得到4×4的交叉极化M矩阵，为在轨运行的全极化辐射计实现最终的天线交叉极化校正。该方法不同于天线设计和优化阶段进行的交叉极化校正，而是适用于辐射计在轨运行后的最终校正。本专利技术实现了星载极化相关型全极化微波辐射计的天线交叉极化校正。文档编号G01S7/40GK102135613SQ20111008497公开日2011年7月27日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日专利技术者严卫, 施健康, 艾未华, 陆文, 黄云仙 申请人:中国人民解放军理工大学气象学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种星载极化相关型全极化微波辐射计天线交叉极化校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤１、结合极化相关检测理论，利用Ｃｌａａｓｓｅｎ方法并去除辐射源各向同性假设，建立包含四个Ｓｔｏｋｅｓ参数亮温的天线温度方程，得到天线温度（即ＴＡｖ、ＴＡｈ、ＴＡ３、ＴＡ４）与地球场景亮温（即ＴＢｖ、ＴＢｈ、ＴＢ３、ＴＢ４）的关系，其中下标ｖ，ｈ，３，４表示对应的四个Ｓｔｏｋｅｓ参数；步骤２、创建地球场景数据集Ｓｉ，ｉ＝１，２，．．．，Ｎ，该数据集包含海面风场、海表温度、大气柱状水汽含量、云水含量等全极化辐射传输正演模型需要作为输入的大气海洋环境参数；步骤３、根据全极化微波辐射计的观测频点，以中心频率υ０为基准对辐射计带宽进行划分，划分得到的频率表示为υｊ，ｊ＝１，２．．．，Ｍ；步骤４、在天线坐标系下，格点化天线方向图，并将天线波束投影到地球表面，得到视场内不同俯仰角θｋ和方位角下地球表面对应的网格点，这些网格点表示为ｋ＝０，１．．．，Ｌ；步骤５、对于每个地球场景数据集Ｓｉ，将数据集数据代入全极化微波辐射传输模型，计算各个网格点位置地球发射的全极化微波辐射亮温ｉ＝１，．．．，Ｎ，ｊ＝１，．．．，Ｍ，ｋ＝０，．．．，Ｌ；步骤６、利用步骤１建立的全极化天线温度方程计算出天线温度对于数量为Ｎ的地球场景数据集，需要仿真计算出包含Ｎ个天线温度的天线温度集ｉ＝１，．．．，Ｎ；步骤７、根据步骤６中的天线温度集和步骤５得到的对应中心频率视轴方向上的地球场景亮温集利用下述公式，采用多元线性回归方法得到天线交叉极化校正Ｍ矩阵：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｏｖｅｒ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ＲｉｇｈｔＡｒｒｏｗ；（／ｍｏ）?（／ｍｏｖｅｒ）?（ｍｉ）Ａ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇（＇ｃｌｏｓｅ＝＇）＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ａｖ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ａｈ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ａ（／ｍｉ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ａ（／ｍｉ）?（ｍｎ）４（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（／ｍｔａｂｌｅ）?（／ｍｆｅｎｃｅｄ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｏｖｅｒ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ＲｉｇｈｔＡｒｒｏｗ；（／ｍｏ）?（／ｍｏｖｅｒ）?（ｍｉ）Ｂ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇（＇ｃｌｏｓｅ＝＇）＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｖｖ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｖｈ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｖ（／ｍｉ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｖ（／ｍｉ）?（ｍｎ）４（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｖｈ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｈｈ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｈ（／ｍｉ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｈ（／ｍｉ）?（ｍｎ）４（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｖ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｈ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｍ（／ｍｉ）?（ｍｎ）３３（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严卫，陆文，施健康，黄云仙，艾未华，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学气象学院，
类型：发明
国别省市：84