[发明专利]一种使用三定标源的星载被动微波遥感仪器地面真空定标试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星被动微波遥感仪器地面试验，尤其是涉及一种使用三定标源的星载被动微波遥感仪器地面真空定标试验装置和试验方法。

背景技术

风云三号卫星是我国新一代极轨气象卫星，星上装载了微波温度计、微波湿度计和微波成像仪等三个被动微波遥感仪器(亦可统称为微波辐射计)。微波辐射计是一种被动式微波遥感仪器，通过接收被测物体辐射的微波能量来探测目标特性，物体辐射的微波能量与物体的亮温度(简称亮温)之间的关系可由辐射定律完全确定，通过对物体亮温的测量便可确定其辐射能量。微波遥感定标，就是要通过某种定标方法确定被测物体辐射亮温值与辐射计输出电压值之间的关系。

上述微波辐射计的探测目的主要是为了定量反演大气、陆地和海洋环境参数，如果辐射观测误差过大，不仅会使反演产品毫无意义，有时还会由于观测误差的引入对某些定量应用，特别是数值模式应用产生负面影响。因此，为保证微波辐射计的辐射观测精度，必须具备必要的定标手段和足够的定标精度，定标精度将对微波辐射计的应用产生决定性的影响。

被动微波遥感仪器定标一般分三个阶段，卫星发射前的地面定标、卫星发射后的在轨定标，以及作为在轨定标技术补充的替代定标。地面定标通常又可分为实验室定标和真空定标。

在轨定标作为卫星被动微波遥感仪器的主要定标手段，决定了被动微波遥感仪器遥感信息定量应用的精度。而在轨实时定标结果的优劣强烈依赖于发射前地面定标所给出的关于被动微波遥感仪器基本性能状况的测试结果。

由于微波遥感仪器制造水平的制约以及对微波遥感科学认识的局限，早期的空间微波载荷对定标工作并未给予应有的重视。随着航天技术的进步和遥感仪器制造水平的提高，微波遥感的辐射定标逐渐成为微波遥感科学与技术的重要组成部分，对微波遥感的应用起着至关重要的作用。因此，目前所有空间对地微波遥感仪器在发射升空前无一例外地都要进行地面定标测试，这种定标测试的目的有两个，一是通过定标测试对遥感仪器的基本性能进行评估；二是通过地面定标测试，获取在轨遥感探测资料定量化应用所必需的定标系数。

要想真实的了解被动微波遥感仪器在轨运行时的响应特性，获取有效的定标参数则必需进行地面真空定标试验，原因主要有三个：首先，对试验中定标黑体参数的测量是影响被动微波遥感仪器定标精度的重要因素，黑体温度的均匀性决定着黑体温度测量精度，当有空气存在时，黑体与环境温度之间巨大的温差会造成强烈的热对流，对流的存在会破坏黑体温度的均匀性，从而导致无法准确计算黑体温度。其次，由于冷定标源处在极低的温度之下，水汽和冰晶的凝结严重地影响微波的辐射传输，将导致定标源的精度从0.7K左右下降到1.9K，这严重影响了定标结果。此外，常压环境下大气中吸收气体的存在也会对定标测试产生一定的影响。

基于以上原因，风云三号卫星上的微波辐射计在国内首次进行了模拟在轨运行环境下的地面定标试验，即地面真空定标试验，以对被动微波遥感仪器的灵敏度、定标准确度和定标精度等主要技术指标进行测试，同时获取了在轨遥感探测资料定量化应用所必需的定标系数(特别是非线性系数)，建立了地面定标数据库。

目前，国际上仅有英国、美国、俄罗斯等国家开展了微波定标相关研究工作，欧盟、美国等机构发射的多种被动微波遥感仪器非常重视定标工作。20年来美国国防计划DMSP卫星微波载荷SSM/I和SSM/T一直在发射前进行热真空定标实验；日本与美国合作研发的AMSR-E于1999年6月在Tsukuba空间中心进行了地面真空定标试验，在AMSR-E送抵美国洛山矶后，又在2001年8月25日～10月10日重新进行了地面真空定标试验；美国多年来相继发射的NOAA系列卫星上搭载的微波载荷AMSU-A和AMSU-B进行了大量的地面真空定标试验，由此可见地面微波真空定标工作的重要性。然而，公开发表的相关论文大部分只是局限在对定标工作重要性的讨论和对定标数据的算法研究上，对于如何系统的做地面真空定标试验以及有哪些技术瓶颈等的报道非常少。

在风云三号卫星微波辐射计地面真空定标试验之前，我国尚未进行地面真空微波定标试验。

发明内容

为了满足我国新一代极轨气象卫星风云三号卫星三台被动微波遥感仪器高精度、高灵敏度、高线性度、高稳定性的气象探测要求，寻找一种切实可行的满足我国国情及科学技术水平的地面真空微波定标试验方法，解决三台被动微波遥感仪器在轨的定量化探测的需求，本发明的目的在于提供一种星载被动微波遥感仪器地面真空定标试验方法。