[发明专利]一种大椭圆轨道微波辐射计在轨定标方法

说明书

一种大椭圆轨道微波辐射计在轨定标方法，通过优化系统布局、减小整体包络，在卫星运行方向的180°方向设置热定标源体，通过定标源控制器控制热定标源体温度T_HOT；使用伺服控制器驱动扫描机构，带动旋转扫描镜进行360°的旋转，在旋转扫描镜转动时，以卫星运动方向为0°，在旋转到180°完成对热定标源观测，在旋转到270°时完成对冷空的观测，先后记录微波辐射计的输出电压值为V_HOT、V_COLD，得到两点定标所需的a和b的值；利用观测得到不同场景的微波辐射计输出电压数据，不同通道通过两点定标和实验室非线性参数校正，得到天线口面的温度值，再通过普朗克黑体辐射定律得到不同的谱亮度。本发明方法可针对星载大椭圆轨道平台，完成在轨高精度定标。

技术领域

本发明属于空间微波遥感技术领域，涉及一种微波辐射计的在轨定标方法。

背景技术

大椭圆轨道微波垂直探测仪的使命任务是探测获取全球中高纬度区域大气温/湿度廓线、水汽含量、海面/地表温度等气象环境关键要素，与极轨、静止轨道气象海洋卫星互为补充，形成对全球气象海洋环境要素高时效监测，提供大气海洋环境参数信息；为数值天气预报和海洋环境预报提供高垂直分辨率、高精度的大气环境初始场资料；为气象、海洋、防灾减灾等领域提供大气和海洋环境参数。

到目前为止，所有在轨应用的微波辐射计都工作在太阳同步(低)轨道上，轨道高度从600公里到800公里不等。传统微波辐射计采用反射面天线加馈源阵接收方式，为了实现两点定标，反射面天线都要做圆锥或者圆周扫描运动，在天线扫描轨迹上放置热源和冷空反射面。随着对高分辨观测的需求，大口径的反射面天线存在展开风险，现有的这种方式不仅对系统布局带来很大的限制，在工程实现方面存在复杂的动静不平衡试验，而且给卫星平台带了很大的不平衡量，造成卫星存在无法对日定向或失控的风险。其次，传统微波垂直探测仪系统采用馈源阵的接收方式，在定标过程中由于馈源阵先后进入定标视场，因此存在温度差异。

由于大椭圆轨道微波垂直探测仪系统工作轨道高度不小于10000公里，而且系统的扫描方式采用卫星平台拼接的方式，与传统辐射计系统的工作方式完全不同，因此现有的低轨微波辐射计在轨定标方法已经不再适合在大椭圆轨道使用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，首次针对星载大椭圆轨道平台，提供了一种大椭圆轨道微波垂直探测仪在轨定标方法，解决了星载大椭圆轨道辐射计系统定标与系统扫描方式的问题，完成系统在轨高精度定标。

本发明的技术解决方案是：一种大椭圆轨道微波辐射计在轨定标方法，包括如下步骤：

(1)在地面利用变温源设置不同温度点，使用微波辐射计对变温源进行观测，将微波辐射计的输出电压值与对应变温源的温度值进行二次拟合，计算得微波辐射计的非线性系数；

(2)卫星在轨运行时，在卫星运行方向的180°方向设置热定标源体，通过定标源控制器控制热定标源体的温度，并记录热定标源温度为T_HOT；热定标源体的温度为300K。

(3)使用伺服控制器驱动扫描机构，带动准光馈源网络的旋转扫描镜进行360°的旋转，在旋转扫描镜转动时，以卫星运动方向为0°，在旋转到180°完成对所述热定标源体的观测，在旋转到270°时完成对冷空的观测，并先后记录微波辐射计的输出电压值为V_HOT、V_COLD以及冷空观测温度T_COLD；

(4)根据步骤(2)的结构，利用两点定标法，求得两点定标时一次函数方程的线性系数a和b的值；

(5)对于微波辐射计的各个通道，通过重复步骤(2)～(4)，观测不同的冷空场景，各个通道各自通过两点定标和非线性系数校正，得到天线口面的温度值，再通过普朗克黑体辐射定律得到不同的谱亮度。