[发明专利]一种干涉辐射计的定标测距系统、定标及星间测距方法

说明书

本发明提供了一种干涉辐射计的定标测距系统，所述系统包括N个子系统，分别放置于N颗卫星上，每个子系统包括：天线单元、接收机单元、信号发生器、信号处理与控制单元和切换开关；所述天线单元用于接收/发射定标信号和星间测距信号；所述接收机单元用于接收定标信号和星间测距信号；所述信号发生器用于产生定标信号和星间测距信号；所述信号处理与控制单元用于对信号发生器产生的信号进行控制，并对接收到的定标/星间测距信号进行处理；所述切换开关用于实现系统在正常观测模式、信号定标模式和星间测距模式之间进行切换。基于上述系统，本发明还提供了一种干涉辐射计的定标方法和星间测距方法。

技术领域

本发明涉及干涉辐射计领域，特别涉及一种干涉辐射计的定标测距系统、定标及星间测距方法。

背景技术

干涉式被动射电成像技术研究开始于1890年，Michelson利用分离天线进行了微波干涉实验；1946年，Ryle和Vonberg利用二元射电干涉仪，进行了太阳观测；1962年，Ryle进一步提出利用地球自转，实现更多基线覆盖，从而提高干涉成像质量的方法；1967年，地基甚长基线干涉仪(VLBI)投入使用；1986年美国利用静止轨道通讯卫星TDRSS进行了星地射电干涉实验；1997年，日本发射HALCA卫星，在椭圆轨道上进行了星地干涉实验；2009年，欧空局发射了SMOS卫星，其主要载荷为Y型阵列布局的干涉式微波辐射计。近年来，国内外学者纷纷提出基于卫星编队的空间分布式干涉辐射计，利用卫星编队实现三维阵列分布，提高最长基线进而提高空间分辨率。

干涉辐射计是一种被动式遥感器，主要应用于对地观测、宇宙背景、空间天文等技术领域。辐射计通过接收来自目标的自然辐射信号，从而实现对目标的物理特性进行识别。然而，由于自然辐射信号非常微弱，接收机本身噪声温度和增益的微小变化，就会严重影响辐射计的测量精度，因此几乎所有辐射计都需要设计专门的定标系统及定标方法，实现对接收机噪声温度及增益变化的标定。

与传统辐射计不同，干涉辐射计由多接收通道(1个接收通道＝1副观测天线+1套接收机)组成的系统，其利用互相关器对两个天线接收的信息进行复乘和积分，从而获得可见度函数的。不同于传统辐射计，干涉辐射计不仅需要关注接收通道的增益，还需了解接收通道的相位，另外通道间的一致性对干涉辐射计的测量精度也有很大的影响；因此，干涉辐射计不仅需要对接收通道的增益、相位进行标定，还需要对通道间的一致性及天线间的相对位置进行标定。

对于常规干涉辐射计，阵列天线间相对位置是固定，且天线间距通常为米级。因此，通常采用两点定标、非相关噪声注入、相关噪声注入等方法对增益误差、相位误差及通道间不一致性进行校正；另外，由于天线相对位置是固定的，安装误差可以通过实测数据进行补偿，剩下老化引起的位置误差通常非常小，不会对测量结果产生明显影响。

而对于分布式干涉辐射计，每个接收通道置于一个微小卫星上，星间距离通常为千米量级；星间互耦可以忽略，然而，传统的噪声注入方法也不再可行。另外，为了获取更多的基线覆盖，需要靠外力来改变星间距离；星间距离的测量精度与星间时间同步息息相关，星间距离测不准会引入基线长度误差，从而影响干涉辐射计成像结果和/或定位精度。

发明内容

本发明的目的在于克服目前干涉辐射计存在的上述问题，提出了一种干涉辐射计的定标测距系统、定标及星间测距方法，能够对干涉辐射计进行定标，并完成星间距离的测量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种干涉辐射计的定标测距系统，所述系统包括N个子系统，分别放置于N颗卫星上，每个子系统包括：天线单元、接收机单元、信号发生器、信号处理与控制单元和切换开关；所述天线单元用于接收/发射定标信号和星间测距信号；所述接收机单元用于接收定标信号和星间测距信号；所述信号发生器用于产生定标信号和星间测距信号；所述信号处理与控制单元用于对信号发生器产生的信号进行控制，并对接收到的定标/星间测距信号进行处理；所述切换开关用于实现系统在正常观测模式、信号定标模式和星间测距模式之间进行切换。