[实用新型]一种双速旋转扫描干涉式辐射成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及干涉式成像微波辐射计，特别涉及一种双速旋转扫描干涉式辐射成像系统。

背景技术

微波辐射计是被动微波遥感领域中最基本的传感器，是用来测量物体本身辐射电磁波的高灵敏度接收机。由于微波具有很强的穿透性，因此微波辐射计具有全天时、全天候的工作特点，这是可见光和红外传感器所无法比拟的，同时由于辐射计本身不发射电磁信号，没有电磁污染，适合于隐匿工作，而且目标本身的热辐射与电磁散射是一个相反过程，因此成为雷达探测器的有效补充。然而由于受到天线口径以及扫描机械控制的限制，微波辐射计的分辨率较低，这是其实际应用的主要障碍，而干涉测量技术为突破这一屏障提供了有效手段，同时也是目前实现高分辨率观测应用的有效途径。

微波辐射的干涉测量技术是六十年代在射电天文领域发展起来的一种稀疏阵列天线的信号处理技术，综合孔径射电望远镜便是此项技术应用的典型代表，如参考文献[1]A.R.Thompson，J.M.Moran and G.W.Swenson，“Interferometry andSynthesis in Radio Astronomy”，New York：John Wiley，1986，中公开的技术。随着微波遥感技术的发展以及对地观测需求的增长，八十年代末，人们开始尝试采用干涉测量技术来进行被动星载对地观测，如参考文献[2]C.S.Ruf，C.T.Swift，A.B.Tanner，and D.M.Le Vine，“Interferometric synthetic aperturemicrowave radiometry for the remote sensing of the earth”，IEEE Trans.Geosci.Remote Sensing，vol.26，No.9，pp.597-611，1988。

最早在对地观测领域内成功应用的干涉式成像微波辐射计是在美国航空宇航局(NASA)支持下研制的一维成像系统ESTAR(Electronically Scanned Thinned ArrayRadiometer)，如参考文献[3]D.M.Levine，A.J.Griffis，C.T.Swift，andT.J.Jackson，“ESTAR：A synthetic aperture microwave radiometer for remotesensing applications”，Proceedings of the IEEE，Vol.82，No.12，pp.1787-1801，1994。此系统有力的验证了干涉测量技术在被动微波遥感领域中应用的可行性，并通过大量的实地测量实验，在土壤湿度和海水盐度的遥感方面取得了大量成果。但是一维干涉成像系统仍然存在很多缺点，比如：它只是在交轨方向采用干涉测量方式，而在顺轨方向仍然是采用传统的实孔径观测方式，需要采用例如杆状波导缝隙天线，这给整个系统的体积和重量方面带来了负担。

二维成像方式是干涉式辐射计系统的发展趋势，它是利用二维平面分布的稀疏天线阵列来直接对二维视场进行干涉成像，因此在两个方向上都稀疏了天线阵结构，这样就很大程度上简化了天线阵的体积和重量。目前实现二维干涉成像的天线阵结构有“U”形、“T”形、“Y”形和“Δ”形等多种排列方案，如参考文献[4]M.Martin-Neira and J.M.Goutoule，“A two-dimensional aperture synthesisradiometer for soil moisture and ocean salinity observations”，ESA Bulletin，No.92，November，pp.95-104，1997。其中“Y”形天线阵性能较好，在相同的视场和分辨率情况下，其系统复杂度最低，而且便于展开，因此被MIRAS(MicrowaveImaging Radiometer using Aperture Synthesis，MIRAS)系统所采用，如参考文献[5]M.Martin Neira，Y.Menard，J.M.Goutoule，and U.Kraft，“MIRAS，atwo-dimensional aperture synthesis radiometer”，in Proc.IGARSS，Vol.3，pp.1323-1325，1994。MIRAS系统是二维干涉式成像辐射计的典型代表。