[發(fā)明專利]一種微波輻射計全極化數(shù)字相關(guān)實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611076679.8
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106646475B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉汝猛;譚賢紅;李彬;李剛;孫娟;金旭
• 申請（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種微波輻射計全極化數(shù)字相關(guān)實現(xiàn)方法，步驟為：(1)從天線分別接收V通道和H通道的射頻信號，將兩路射頻信號分別下變頻為中頻信號，然后對兩個通道的中頻信號分別進行2功分，并對功分后的其中一路信號進行正交變換，由此得到VI，VQ，HI，HQ四路信號；(2)對VI，VQ，HI，HQ四路中頻信號分別進行帶通采樣；(3)對通道采樣后的數(shù)據(jù)兩兩進行數(shù)字相關(guān)運算，然后在一定的積分時間內(nèi)把各個相關(guān)結(jié)果進行累加；(4)利用累加結(jié)果得到TB的四個分量Tv、Th、T3、T4，包括各通道全部正常情況和單個通道發(fā)生故障的情況。本發(fā)明方法通過冗余的方式，把輸入的任意兩個信號進行互相關(guān)運算，提高了系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間微波遙感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微波輻射計的數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)

微波輻射計是一種被動式遙感器，主要應(yīng)用于氣象、農(nóng)林、地質(zhì)、海洋環(huán)境監(jiān)測等方面。海洋占地球表面的百分之七十，是調(diào)節(jié)全球氣候變化的重要因素。隨著與風向的方位夾角不同，海面風場驅(qū)動下毛細波表面的電磁輻射具有橢圓極化特性。該橢圓極化波隨著相對風向的方位角的變化有幾K的變化，根據(jù)橢圓極化分量的極化度和極化角可以反演出海面風場的風速和風向。

傳統(tǒng)的微波輻射計只能測量目標微波輻射的水平極化輻射量溫Th和垂直極化輻射量溫Tv。近年來，正交極化分量的復相關(guān)分量T3和T4逐漸引起人們的重視。全極化微波輻射計可以得到四個Stokes參數(shù)進行海面風場測量，同時具有功耗低，高風速條件下精度高等優(yōu)勢。全極化輻射計同時使用多路相關(guān)技術(shù)完成測量，在電磁學上用Stokes極化矢量表示，即：

T3表征線性極化的程度，T4表征了其方向變化的特征，|E_v|²表示垂直極化通道的能量，|E_h|²表示水平極化通道的能量，表示水平極化信號和垂直極化信號的復相關(guān)，Re表示取數(shù)據(jù)的實部，Im表示取數(shù)據(jù)的虛部，符號<>表示一定積分時間的累加。垂直極化和水平極化的能量通常通過該通道水平分量和垂直分量的自相關(guān)得到，通過水平極化的水平和垂直分量與垂直極化的水平和垂直分量進行互相關(guān)運算得到。

目前實現(xiàn)相關(guān)通常采用數(shù)字相關(guān)的算法。如中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心提出的專利號為CN201110020107.9的專利所公開的一種用于全極化微波輻射計系統(tǒng)中可配置的數(shù)字相關(guān)器。該相關(guān)器射頻前端通過混頻放大和正交變換后的信號轉(zhuǎn)化為差分信號輸入至四個高速ADC輸入端；其中，V通道的I路和Q路信號分別輸入到第一高速ADC1和第三高速ADC3，H通道的I路信號和Q路信號分別輸入到第二高速ADC2和第四高速ADC4；高速ADC將輸入的差分信號進行采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，把數(shù)字信號經(jīng)多路復用后輸入數(shù)字相關(guān)電路；經(jīng)過相關(guān)處理后，將一定時間累加的相關(guān)結(jié)果通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和外部接口電路按要求的順序輸出到計算機上。該方法的不足有以下兩點：一是該方法沒有計算VI和VQ的相關(guān)值，該值雖然對相關(guān)運算結(jié)果沒有影響，但可以用來判斷通道內(nèi)I路和Q路的正交關(guān)系的滿足性，提高對系統(tǒng)狀態(tài)的遙測。二是沒有充分利用通道間的相互關(guān)系，提高系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種全極化數(shù)字相關(guān)實現(xiàn)方法，通過冗余的方式，對VIVQ和HIHQ信號進行了計算，提高了對系統(tǒng)工作狀態(tài)的遙測；把輸入的任意兩個信號進行互相關(guān)運算，在VI、VQ、HI、HQ任意一路信號出現(xiàn)異常后，不影響數(shù)據(jù)處理，提高了系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種微波輻射計全極化數(shù)字相關(guān)實現(xiàn)方法，包括如下步驟：

(1)從天線分別接收V通道和H通道的射頻信號，將兩路射頻信號分別下變頻為中頻信號，然后對兩個通道的中頻信號分別進行2功分，并對功分后的其中一路信號進行正交變換，由此得到VI，VQ，HI，HQ四路信號；

(2)對VI，VQ，HI，HQ四路中頻信號分別進行帶通采樣；