[發明專利]星載微波輻射計天線發射率的在軌測試系統及測試方法

在審

• 申請號: 202210247059.5
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114636867A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 董克松;何嘉愷;徐紅新;姜麗菲;劉記辰
• 申請（專利權）人: 上海航天測控通信研究所
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10;G01C21/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種星載微波輻射計天線發射率的在軌測試系統，其特征在于，所述測試系統包括：

輻射亮溫接收模塊，用于接收觀測目標的第一輻射亮溫信號，并將所述第一輻射亮溫信號轉化為電壓信號；

輻射亮溫定標模塊，用于獲得定標源的輻射亮溫，接收所述輻射亮溫接收模塊傳回的所述電壓信號，結合所述星載微波輻射計兩點定標方程將所述電壓信號轉化為第二輻射亮溫信號；

在軌定位模塊，用于獲取所述星載微波輻射計的在軌位置以及所述星載微波輻射計的在軌飛行姿態信息；

機動模塊，用于根據觀測需求分析所述星載微波輻射計在軌機動范圍，并控制所述星載微波輻射計進行在軌機動，調整所述星載微波輻射計的飛行姿態；

數據應用模塊，用于根據所述在軌位置以及所述在軌飛行姿態信息確定所述觀測目標屬性，結合所述星載微波輻射計的溫度信息和所述第二輻射亮溫信號，計算天線反射面的在軌發射率。

2.根據權利要求1所述的星載微波輻射計天線發射率的在軌測試系統，其特征在于，

所述輻射亮溫接收模塊包括天線子系統和接收機子系統；

所述天線子系統，用于將所述觀測目標的輻射亮溫反射到所述接收機子系統中，所述天線子系統反射傳遞出去的輻射亮溫表示為：

TA＝TB·(1-ε)+Tphy·ε；

其中，TA為所述天線子系統反射傳遞出去的輻射亮溫，TB表示所述觀測目標的實際輻射亮溫，Tphy為所述天線反射面的物理溫度，ε為所述天線反射面的發射率；

所述接收機子系統，用于接收所述天線子系統反射傳遞出的輻射亮溫，并將所述觀測亮溫轉化為所述電壓信號。

3.根據權利要求1所述的星載微波輻射計天線發射率的在軌測試系統，其特征在于，

所述輻射亮溫定標模塊包括定標源子系統和定標計算子系統；

所述定標源子系統，用于為所述輻射亮溫接收模塊和所述定標計算子系統提供定標亮溫信號，所述定標源子系統包括冷定標源結構和熱定標源結構；

所述定標計算子系統獲取所述接收機子系統傳來的電壓信號，采用所述兩點定標公式將電壓值轉化為輻射亮溫值，所述兩點定標公式詳細內容如下：

TA＝G(VA-VH)+TH，

其中，TA表示經過兩點定標后的觀測目標輻射亮溫，VA表示天線觀測目標時的輸出電壓，G表示系統增益，G計算公式如下：

G＝(TH-TC))/(VH-VC)，

其中，TH表示熱源亮溫，VH表示天線觀測熱定標源時的輸出電壓，TC表示冷源輻射亮溫，VC表示天線觀測冷定標源時的輸出電壓。

4.根據權利要求1所述的星載微波輻射計天線發射率的在軌測試系統，其特征在于，

所述在軌定位模塊包括在軌定位子系統和姿態控制子系統；

所述在軌定位子系統，用于接收衛星導航定位信號，獲取載荷位置以及觀測像元位置；

所述姿態控制子系統，用于接收所述星載微波輻射計的在軌飛行姿態信息，所述在軌飛行姿態信息包括所述星載微波輻射計的滾動角度、俯仰角度、偏航角度。

5.根據權利要求1所述的星載微波輻射計天線發射率的在軌測試系統，其特征在于，

所述機動模塊，用于分析所述星載微波輻射計的在軌機動角度的需求，設計所述星載微波輻射計的機動方案，并根據所述在軌機動角度的分析結果控制所述星載微波輻射計實施在軌機動。

6.根據權利要求3所述的星載微波輻射計天線發射率的在軌測試系統，其特征在于，

所述數據應用模塊，用于接收所述在軌定位模塊傳來的所述星載微波輻射計的在軌位置以及所述星載微波輻射計的在軌飛行姿態信息，獲取所述星載微波輻射計的觀測目標屬性，所述數據應用模塊利用輻射傳輸模型進行微波輻射計觀測亮溫的仿真，用于計算星載微波輻射計，結合所述輻射傳輸模型計算觀測目標的模擬亮溫值同時所述數據應用模塊會接收所述輻射亮溫定標模塊傳來的觀測亮溫TA，根據天線輻射亮溫公式計算天線反射面的在軌發射率參數

7.一種星載微波輻射計天線發射率的在軌測試方法，其特征在于，用于如權利要求1至6中任一項所述的星載微波輻射計天線發射率的在軌測試系統，所述測試方法包括以下步驟：

S1，確定所述星載微波輻射計天線的觀測目標，建立所述星載微波輻射計在軌運行的軌道仿真模型，模擬分析得到機動角度范圍[θ1，θ2]，在所述機動角度范圍內，所述星載微波輻射計觀測目標滿足要求；

S2，所述星載微波輻射計觀測冷源時得到第一輸出電壓VC，冷源的輻射亮溫TC，所述星載微波輻射計觀測熱源時得到第二輸出電壓VH，熱源的輻射亮溫TH，利用所述冷源的輻射亮溫TC、所述熱源的輻射亮溫TH、所述第一輸出電壓VC和所述第二輸出電壓VH，計算所述星載微波輻射計的系統定標增益G：

G＝(TH-TC)/(VH-VC)；

S3，根據所述系統定標增益G，將所述星載微波輻射計的觀測電壓VA標定為亮溫，亮溫觀測值TA為：

TA＝G(VA-VH)+TH；

S4，利用輻射傳輸模型，獲得所述機動角度范圍[θ1，θ2]內天線觀測目標的模擬亮溫值

S5,利用溫度傳感器獲得天線反射面物理溫度Tphy，通過對比所述亮溫觀測值TA和所述模擬亮溫值計算得到天線反射面的發射率參數：