[發(fā)明專利]一種全極化微波輻射計(jì)定標(biāo)裝置及其定標(biāo)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310467040.2
• 申請(qǐng)日: 2013-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN103512606A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李彬;王振占;陸浩;王新彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心
• 主分類號(hào): G01D18/00
• 分類號(hào): G01D18/00
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波遙感器領(lǐng)域，特別涉及一種全極化微波輻射計(jì)定標(biāo)裝置及其定標(biāo)方法。

背景技術(shù)

全極化微波輻射計(jì)是上世紀(jì)九十年代中期發(fā)展起來的一種新型微波遙感器，由于其可以測(cè)量全部4個(gè)stokes參數(shù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)正交極化微波輻射計(jì)在測(cè)量海面風(fēng)場(chǎng)中存在的風(fēng)向模糊化問題，在測(cè)量、反演海面的風(fēng)場(chǎng)、海面溫度、大氣水汽含量和液態(tài)水含量，陸地表溫度和土壤濕度等方面具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。

全極化微波輻射計(jì)作為一種測(cè)量?jī)x器，不可避免地需要進(jìn)行儀器標(biāo)定。而能否對(duì)全極化微波化輻射計(jì)進(jìn)行方便、可靠、高精度的定標(biāo)也直接決定了全極化微波輻射計(jì)應(yīng)用效果。在全極化輻射計(jì)定標(biāo)研究領(lǐng)域，國(guó)外起步較早，已經(jīng)出現(xiàn)的全極化微波輻射計(jì)定標(biāo)源原理圖如圖1所示。其原理為：先通過處于環(huán)境溫度的黑體和液氮冷卻的黑體產(chǎn)生非極化信號(hào),非極化信號(hào)通過極化分裂格網(wǎng)產(chǎn)生線極化信號(hào),最后信號(hào)通過相位延遲板時(shí),部分線極化信號(hào)轉(zhuǎn)化為圓極化信號(hào),從而產(chǎn)生全極化微波輻射計(jì)充分定標(biāo)所需的4個(gè)Stokes參數(shù)。這種全極化定標(biāo)源在實(shí)際應(yīng)用中主要存在以下缺點(diǎn)：①定標(biāo)方程算法復(fù)雜，參數(shù)矩陣求解困難；②頻率兼容性差，相位延遲板在各個(gè)頻段表現(xiàn)差異較大；③由于相位延遲板的阻抗失配等問題，存在較明顯的反射問題，導(dǎo)致較大的定標(biāo)系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中全極化微波輻射計(jì)定標(biāo)裝置所存在的缺陷，從而提供誤差小、適用頻段寬的定標(biāo)裝置與定標(biāo)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種全極化微波輻射計(jì)定標(biāo)裝置，包括定標(biāo)熱源2、定標(biāo)冷源3、極化分離器4以及相位發(fā)生器5；其中，

所述定標(biāo)熱源2位于水平面或垂直面上，所述定標(biāo)冷源3所在的平面與所述定標(biāo)熱源2所在的平面垂直；所述極化分離器4位于所述定標(biāo)冷源3與定標(biāo)熱源2之間且其與水平面成45度角；所述相位發(fā)生器5所在的平面與所述極化分離器4所在的平面成一定的角度。

上述技術(shù)方案中，所述定標(biāo)熱源2和定標(biāo)冷源3固定不動(dòng)，所述極化分離器4繞垂直于自身平面的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

上述技術(shù)方案中，所述定標(biāo)冷源3、定標(biāo)熱源2以及極化分離器4集成為一個(gè)整體，繞豎直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

上述技術(shù)方案中，所述相位發(fā)生器5包括極化網(wǎng)格51和金屬反射板52，所述極化網(wǎng)格51位于所述金屬反射板52之前，兩者的間距可調(diào)。

上述技術(shù)方案中，所述相位發(fā)生器5與所述極化分離器4之間成90度角。

本發(fā)明還提供了基于所述的全極化微波輻射計(jì)定標(biāo)裝置所實(shí)現(xiàn)的定標(biāo)方法，包括：

步驟1）、所述定標(biāo)熱源2產(chǎn)生非極化、高亮溫信號(hào)T_hot，所述定標(biāo)冷源3產(chǎn)生非極化、低亮溫信號(hào)T_cold，所述極化分離器4將所述定標(biāo)熱源2和定標(biāo)冷源3所輸出的信號(hào)進(jìn)行極化分離，分別得到水平極化和垂直極化的高亮溫信號(hào)，以及水平極化和垂直極化的低亮溫信號(hào)，進(jìn)而得到如下stokes參數(shù)：

T_v=T_hot(r_Χcos²θ+r_⊥sin²θ)+T_cold(t_Χcos²θ+t_⊥sin²θ)+T_G(L_Πcos²θ+L_⊥sin²θ)；

T_h=T_hot(r_Χsin²θ+r_⊥cos²θ)+T_cold(t_Χsin²θ+t_⊥cos²θ)+T_G(L_Πsin²θ+L_⊥cos²θ)；

T₃=T_hotsin2θ(r_Χ-r_⊥)+T_coldsin2θ(t_Χ-t_⊥)+T_Gsin2θ(L_Π-L_⊥)；

T₄=0；