CN102353944B - 一种直接相关型全极化微波辐射计接收机定标方法 - Google Patents

Abstract

一种直接相关型全极化微波辐射计接收机定标方法，按照分步定标的方法，完成对接收机定标。首先采用两个输出温度不同(高温源、低温源)的相关噪声源产生的信号依次通过噪声功分网络注入V(垂直极化)和H(水平极化)接收机，通过四点定标求得接收机电压偏置；其次利用输入高温源和低温源的结果求得接收机消条纹函数在零点的取值，再求得V路接收机和H路接收的接收噪声温度，完成去归一化处理；最后通过非相关噪声注入，完成对接收通道残留误差的校正得到最终校正后的复相关函数，进而可以得到全极化亮温。本发明具有定标精度高、实现简单、可靠性高，适于星载应用，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种直接相关型全极化微波辐射计接收机定标方法

技术领域

本发明涉及一种直接相关型全极化微波辐射计接收机定标方法，属于微波遥感领域。

背景技术

微波辐射计是测量目标自身微波辐射计能量的被动微波遥感仪器。与传统的微波辐射计相比，直接相关型全极化微波辐射计通过对V、H通道进行复相关处理，可以测量Stokes第三、第四参量，进而可以反演得到风场结果。

微波辐射计是一种绝对测量仪器，必须进行定标，以确保其测量遥感参数的反演精度，须通过深入分析各种因素对定标精度的影响方式和程度，采取措施克服其影响，提高定标精度。定标是实现定量化微波遥感的前提，是微波辐射计进行绝对测量的重要步骤。定标精度不仅反映了仪器研制水平的高低，而且也影响微波辐射图象解译和判读的准确度。对于直接相关型全极化微波辐射计而言，由于系统处理方法较传统微波辐射计更加复杂，对于极化亮温测量结果的影响因素更多，所以有必要对接收机进行定标，消除测量误差，从而得到高精度的极化亮温信息。

目前对于直接相关型全极化微波辐射计的接收机定标有以下两种方法：(1)制作全极化定标源，通过全极化定标源输入不同温度点的极化亮温信息，来确定接收机的全极化定标方程，通过解全极化定标方程最终可以获得定标后的极化亮温信息。(2)采用单级噪声注入的方法对直接相关型微波辐射计接收机进行定标，这种方法通过单级相关噪声通过功分器注入到V、H路接收机，通过输出的复相关系数以及外界测量得到的功分器的物理温度、接收机和功分器的增益对极化亮温误差进行校正，完成定标。

上述方法的不足之处在于：(1)全极化定标源要求加工精度高，制作复杂，实现比较困难，并且星载安装复杂，目前还没有方法能够标定全极化定标源，这对全极化定标源的应用带来极大影响。(2)对于单级噪声注入接收的定标方法，定标过程中需要测量功分器的增益、温度和接收机的增益，这就要求在星载应用过程中卫星要具备很高精度的温度控制水平，并且由于接收增益的起伏变化会带来很大的误差，定标精度难以保证。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种直接相关型全极化微波辐射计接收机定标方法，通过分步定标的过程，对接收机产生的不同误差进行相应的校正。该方法实现简单、可靠性高，为直接相关型全极化微波辐射计未来应用打下关键基础。

本发明的技术解决方案是：

一种直接相关型全极化微波辐射计接收机定标方法，步骤如下：

(1)当所述直接相关型全极化微波辐射计的接收机接收到定标指令时，直接相关型全极化微波辐射计进入定标状态，进行接收机定标；

所述直接相关型全极化微波辐射计的相关噪声源分时产生高温相关噪声信号和低温相关噪声信号，并输入到接收机中；之后进入步骤(2)；

(2)对接收机进行四点定标，具体方法如下：

通过公式

计算V路接收机的电压偏置V_offV，所述V路接收机为垂直极化接收机；其中，V_1V为V路接收机输入所述低温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_2V为V路接收机输入所述高温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_3V为V路接收机输入所述低温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；V_4V为V路接收机输入所述高温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；

通过公式计算H路接收机的电压偏置V_offH，所述H路接收机为水平极化接收机；其中，V_1H为H路接收机输入所述低温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_2H为H路接收机输入所述高温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_3H为H路接收机输入所述低温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；V_4H为H路接收机输入所述高温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；

(3)对所述直接相关型全极化微波辐射计的复相关器的输出进行去归一化处理得到复相关函数V′，通过如下步骤进行：

(3.1)通过公式 $M_{\mathrm{kj}}=\frac{1}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{qk}}}\left(\mathrm{Re}\right[M_1\·{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{kj}}]+\mathrm{Im}[M_2\·{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{kj}}\left]\right)$ 对V路接收机和H路接收机进行正交误差校正，其中M_kj为校正后的复相关系数，是复数，μ_kj为复相关器输出的相关系数，M₁、M₂为校正因子，为复数，且M₁＝cosΘ′_kj+j·sinΘ_kj，M₂＝cosΘ_kj+j·sinΘ′_kj，其中，

θ_qj、θ_qk分别为V路、H路接收机正交误差，且有 $\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{qk}}=-\arcsin \left({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{kk}}^{\mathrm{qi}}\right)\\ {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{qj}}=-\arcsin \left({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{jj}}^{\mathrm{qi}}\right)\end{array}\right.,$ 其中， 分别为V路接收机I、Q通道通过复相关器的输出值和H路接收机I、Q通道通过复相关器的输出值；

(3.2)通过公式

$G=\frac{\left|S_{10}\right|\left|S_{20}\right|}{S_{10}{S}_{20}^{*}}\frac{M_{\mathrm{kj}}^{C2}\sqrt{(V_{2V}-V_{\mathrm{offV}})(V_{2H}-V_{\mathrm{offH}})}-M_{\mathrm{kj}}^{C1}\sqrt{(V_{1V}-V_{\mathrm{offV}})(V_{1H}-V_{\mathrm{offH}})}}{\sqrt{(V_{2V}-V_{1V})(V_{2H}-V_{1H})}}$

计算消条纹函数在零点的取值G，其中，S₁₀、S₂₀为噪声功分网络的S参数，

分别为接入高温相关噪声信号和接入低温相关噪声信号校正后的复相关系数；

(3.3)通过公式

计算得到复相关函数V′，其中

分别为接收机连接天线时的V路、H路噪声温度，且

其中K_V和K_H分别为所述直接相关型全极化微波辐射计通过口面定标得到的V路接收机增益和H路接收机增益，V_V、V_H为V路接收机和H路接收机检波器测量值；

(4)在完成步骤(3)之后，接收机连接匹配负载，从而得到输入V路接收机和H路接收机的非相关噪声信号，通过公式

计算得到残留复相关函数V″，其中T_V、T_H通过直接相关型全极化微波辐射计口面定标得到，分别为V、H路接收机连接匹配负载时的噪声温度，最后，通过公式

计算得到校正后的复相关函数

(5)根据步骤(4)中得到的校正后的复相关函数

将

表示成T₃+j*T₄的复数形式，则得到极化亮温T₃即为

的实部，极化亮温T₄即为的虚部，从而完成对接收机的定标。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明在对直接相关型全极化微波辐射计接收机定标的过程中通过采用分步定标的方法，即首先通过四点定标确定接收机的电压偏置，在通过去归一化处理得到复相关函数，最后在通过残留误差校正得到校正后的复相关函数，进而完成接收机的定标，在定标过程中只需要对噪声功分网络的S参数进行测量，而不需要对接收机、功分网络的增益以及物理温度进行测量，即可以保证足够高的定标精度；

(2)由于噪声功分网络具有很好的稳定性，只需要在地面对噪声功分网络的S参数进行精确测量即可，并不需要实时对噪声功分网络进行实时监测；

附图说明

图1为直接相关型全极化微波辐射计原理框图；

图2为直接相关型全极化微波辐射计接收机定标原理框图；

图3为四点定标原理框图；

图4为本发明定标方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

如图1所示为直接相关型全极化微波辐射计原理框图，直接相关型全极化微波辐射计由三部分组成：双极化天线、超外差式接收机和复相关器。双极化天线接收来自观测场景的微波辐射信号，通过正交模耦合器(OMT)产生相互正交的垂直极化(V)和水平极化(H)信号进入接收机，超外差式接收机由一个公共本振将V路信号和H路信号下变频到中频，之后V路和H路信号分别通过功分器分为两路：一路进入检波器，得到垂直极化亮温和水平极化亮温T_V、T_H；另外一路经过正交解调后得到对应的I、Q信号进入数字相关器进行复相关处理，复相关处理后的实部结果对应的是T₃分量，虚部对应的是T₄分量。经过以上处理，就可以得到所需的全部4个Stokes亮温参量(T_V、T_H、T₃和T₄)。

本发明提供了一种直接相关型全极化微波辐射计接收定标方法，如图4所示，按照如下步骤进行：

如图2所示为本发明直接相关型全极化微波辐射计接收定标原理框图，

接收定标系统中包括：两级相关噪声源TS1、TS2分别提供高温T_S1的相关噪声信号和低温T_S2的相关噪声信号；噪声功分网络通过开关选择TS1或TS2接入，通过噪声功分网络可以将输入信号功分为两路输出到V路和H路接收机；匹配负载TU1和TU2提供非相关噪声，用于消除接收机互耦和本振泄漏影响。当辐射计进行对地观测时(或非极化通道定标时)，接收机连接天线支路。当接收机处于接收机定标状态时，首先接收机连接噪声功分网络，噪声源TS1和TS2通过噪声功分网络将相关噪声信号分时注入到V、H接收机当中，通过V、H接收机可以输出V、H通道的测量电压和I/Q路信号进入数字相关器进行复相关处理。接收机功率检波器前端通过开关可选择加入衰减量为L的衰减器或不加衰减器，这样是为了获得更多的温度点，对接收机电压偏置进行测量；其次接收机连接匹配负载，通过对匹配负载的复相关输出，对接收通道互耦和本振泄漏的消除，完成残留误差的校正。

(1)当所述直接相关型全极化微波辐射计的接收机接收到定标指令时，直接相关型全极化微波辐射计进入定标状态，进行接收机定标；

所述直接相关型全极化微波辐射计的相关噪声源是由一个噪声源产生的信号通过功分器分为两路进入V、H路接收机，这样输入V、H路接收机的信号就是相关信号，通过相关噪声源分时产生高温相关噪声信号和低温相关噪声信号，并通过噪声功分网络分别输入到V、H接收机中，接收机功率检波器前端通过开关可选择加入衰减值为L的衰减器或不加衰减器，这样就可以获得四个温度点的电压输出，完成四点定标，如图3所示为四点定标原理框图。四个温度点的温度-电压方程为：

V_1i＝V_offi+G_i(T_C1i+T_Ri)，常温，不加衰减器

V_2i＝V_offi+G_i(T_C2i+T_Ri)，高温，不加衰减器

其中，下标i代表V或H通道，G_i代表接收增益，T_C1i为注入高温相关噪声信号，T_C2i为注入低温相关噪声信号，T_Ri代表接收机噪声温度。

根据上面四个温度点的电压-温度方程就可以求得系统电压偏置V_offi为

$V_{\mathrm{offV}}=\frac{V_{2V}{V}_{3V}-V_{1V}{V}_{4V}}{(V_{2V}-V_{4V})-(V_{1V}-V_{3V})}$ (2)

$V_{\mathrm{offH}}=\frac{V_{2H}{V}_{3H}-V_{1H}{V}_{4H}}{(V_{2H}-V_{4H})-(V_{1H}-V_{3H})}$

即本发明的步骤第二步为：

对接收机进行四点定标，具体方法如下：

(2)通过公式

计算V路接收机的电压偏置V_offV，所述V路接收机为垂直极化接收机；其中，V_1V为V路接收机输入所述低温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_2V为V路接收机输入所述高温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_3V为V路接收机输入所述低温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；V_4V为V路接收机输入所述高温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；

通过公式

计算H路接收机的电压偏置V_offH，所述H路接收机为水平极化接收机；其中，V_1H为H路接收机输入所述低温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_2H为H路接收机输入所述高温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_3H为H路接收机输入所述低温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；V_4H为H路接收机输入所述高温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；

(3)对所述直接相关型全极化微波辐射计的复相关器的输出进行去归一化处理得到复相关函数V′，具体步骤和推导过程如下：

先对相关器输出的复相关系数由于正交检波带来的正交误差进行校正，复相关器输出的复相关系数可以表示成：

${\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{kj}}^{\mathrm{\&alpha;\&beta;}}=\frac{\mathrm{Re}[e^{j{\mathrm{\&Delta;\&phi;}}_{\mathrm{LO}}}{<b}_k^{\mathrm{\&alpha;}}\left(t\right)b_j^{\mathrm{\&beta;}}{\left(t\right)}^{*}>]}{<{\left|b_k^{\mathrm{\&alpha;}}\left(t\right)\right|}^2><{\left|b_j^{\mathrm{\&beta;}}\left(t\right)\right|}^2>}---\left(3\right)$

其中，αβ为iq，当α＝β，Δφ_LO＝0，当αβ＝iq，Δφ_LO＝90°。

那么校正正交误差后的复相关系数为：

$M_{\mathrm{kj}}=\frac{1}{\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qk}}}\left(\mathrm{Re}\right[M_1\&CenterDot;{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{kj}}]+\mathrm{Im}[M_2\&CenterDot;{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{kj}}\left]\right)---\left(4\right)$

其中，为复相关器输出的复相关系数，M₁、M₂为校正因子。

M₁＝cosΘ′_kj+j·sinΘ_kj

                            (5)

M₂＝cosΘ_kj+j·sinΘ′_kj

其中， $\begin{array}{c}{\mathrm{\&Theta;}}_{\mathrm{kj}}=\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qj}}}{2}-\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qk}}}{2}\\ {\mathrm{\&Theta;}}_{\mathrm{kj}}^{\&prime;}=\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qj}}}{2}+\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qk}}}{2}\end{array},$ θ_qj、θ_qk为V路和H路接收机正交误差。

则去归一化处理步骤的第3.1步为：

(3.1)通过公式 $M_{\mathrm{kj}}=\frac{1}{\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qk}}}\left(\mathrm{Re}\right[M_1\&CenterDot;{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{kj}}]+\mathrm{Im}[M_2\&CenterDot;{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{kj}}\left]\right)$ 对V路接收机和H路接收机进行正交误差校正，其中M_kj为校正后的复相关系数，μ_kj为复相关器输出的相关系数，为复数，为辐射计测量值，M₁、M₂为校正因子，为复数，且M₁＝cosΘ′_kj+j·sinΘ_kj，M₂＝cosΘ_kj+j·sinΘ′_kj，其中，

θ_qj、θ_qk分别为V路、H路接收机正交误差，且有 $\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qk}}=-\arcsin \left({\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{kk}}^{\mathrm{qi}}\right)\\ {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qj}}=-\arcsin \left({\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{jj}}^{\mathrm{qi}}\right)\end{array}\right.,$ 其中，

分别为V路接收机I、Q通道通过复相关器的输出值和H路接收机I、Q通道通过复相关器的输出值，为测量值。

接下来，获得消条纹函数在零点的取值。消条纹函数就是由于两路接收机幅度-频率响应不一致所带来两路接收机输出信号复相关结果的偏差，所以在接收机定标过程中去要确定其取值，进而消除其影响。当接入噪声源时，功率检波器输出电压值可以写为：

V_1i＝V_offi+G_i(T_C1i+T_Ri)，常温

                                (6)

V_2i＝V_offi+G_i(T_C2i+T_Ri)，高温

接入噪声源TS1时，V通道和H通道经过复相关为：

$V_{C1}=S_{10}{S}_{20}^{*}{T}_{S1}+S_{11}{S}_{21}^{*}{T}_{\mathrm{RV}}+S_{12}{S}_{22}^{*}{T}_{\mathrm{RH}}-T_{\mathrm{Ph}}(S_{10}{S}_{20}^{*}+S_{11}{S}_{21}^{*}+S_{12}{S}_{22}^{*})---\left(7\right)$

接入噪声源TS2时，V通道和H通道经过复相关为：

$V_{C2}=S_{10}{S}_{20}^{*}{T}_{S2}+S_{11}{S}_{21}^{*}{T}_{\mathrm{RV}}+S_{12}{S}_{22}^{*}{T}_{\mathrm{RH}}-T_{\mathrm{ph}}(S_{10}{S}_{20}^{*}+S_{11}{S}_{21}^{*}+S_{12}{S}_{22}^{*})---\left(8\right)$

其中，S为噪声功分网络的S参数(例如：S_i0下标代表，噪声功分网络0端口接TS1或TS2，i端口接接收机)，均为在地面测量得到的结果，为已知。TS1、TS2分别为两级噪声源温度，T_RH为H路接收机噪声温度，T_RV为V路接收机噪声温度，T_Ph为噪声功分网络贡献噪声温度。星号上标代表共轭。

上面两式相减可以得到：

$V_{C1}-V_{C2}=S_{10}{S}_{20}^{*}(T_{S1}-T_{S2})---\left(9\right)$

当接噪声源TS1时，V接收机系统噪声温度T_V1：

T_V1＝T_S1|S₁₀|²+T_RV+ΔT_Ph                       (10)

当接噪声源TS2时，V接收机系统噪声温度T_V2：

T_V2＝T_S2|S₁₀|²+T_RV+ΔT_Ph                       (11)

进而可以得到：

T_V1-T_V2＝(T_S1-T_S2)|S₁₀|²                       (12)

带入(9)式得：

$V_{C1}-V_{C2}=S_{10}{S}_{20}^{*}\frac{T_{V1}-T_{V2}}{{\left|S_{10}\right|}^2}=\frac{S_{20}^{*}}{S_{10}^{*}}(T_{V1}-T_{V2})---\left(13\right)$

又可知，在测量TS1和TS2时，有：

$V_{C1}=\frac{\sqrt{T_{V1}{T}_{H1}}}{G}{M}^{c1}---\left(14\right)$

$V_{C2}=\frac{\sqrt{T_{V2}{T}_{H2}}}{G}{M}^{c2}---\left(15\right)$

其中，T_V1为接TS1时V路接收机系统噪声温度，T_H1为接TS1时H接收机系统噪声温度，T_V2为接TS2时V接收机系统噪声温度，T_H2为接TS2时H接收机系统噪声温度，M_c1、M_c2为复相关器输出相关系数。

(14)-(15)，得

$V_{C1}-V_{C2}=\frac{\sqrt{T_{V1}{T}_{H1}}{M}^{c1}-\sqrt{T_{V2}{T}_{H2}}{M}^{c2}}{G}---\left(16\right)$

由(13)、(16)式可得：

$G=\frac{\sqrt{T_{V1}{T}_{H1}}{M}^{c1}-\sqrt{T_{V2}{T}_{H2}}{M}^{c2}}{S_{20}^{*}(T_{V1}-T_{V2})}{S}_{10}^{*}---\left(17\right)$

那么通过功率检波器测量的电压值以及四点定标求得的结果V_off，就可以获得消条纹函数在零点的取值G：

$G=\frac{\left|S_{10}\right|\left|S_{20}\right|}{S_{10}{S}_{20}^{*}}\frac{M_{\mathrm{kj}}^{C2}\sqrt{(V_{2V}-V_{\mathrm{offV}})(V_{2H}-V_{\mathrm{offH}})}-M_{\mathrm{kj}}^{C1}\sqrt{(V_{1V}-V_{\mathrm{offV}})(V_{1H}-V_{\mathrm{offH}})}}{\sqrt{(V_{2V}-V_{1V})(V_{2H}-V_{1H})}}---\left(18\right)$

去归一化的第3.2步为：

(3.2)通过公式

$G=\frac{\left|S_{10}\right|\left|S_{20}\right|}{S_{10}{S}_{20}^{*}}\frac{M_{\mathrm{kj}}^{C2}\sqrt{(V_{2V}-V_{\mathrm{offV}})(V_{2H}-V_{\mathrm{offH}})}-M_{\mathrm{kj}}^{C1}\sqrt{(V_{1V}-V_{\mathrm{offV}})(V_{1H}-V_{\mathrm{offH}})}}{\sqrt{(V_{2V}-V_{1V})(V_{2H}-V_{1H})}}$

计算消条纹函数在零点的取值G，其中，S₁₀、S₂₀为噪声功分网络的S参数，为测量值，分别为接入高温相关噪声信号和接入低温相关噪声信号校正后的复相关系数；

最后，通过周期口面定标结果并结合四点定标求得的V_offi就可以得到接收机接天线时进行观测过程中的V路和H路系统噪声温度

所以去归一化后的复相关函数就可以写成：

$V^{\&prime;}=\frac{\sqrt{T_V^A{T}_H^A}}{G}{M}_{\mathrm{kj}}---\left(19\right)$

去归一化处理的第3.3个步骤为；

(3.3)通过公式

计算得到复相关函数V′，其中

分别为接收机连接天线时的V路、H路噪声温度，且

其中K_V和K_H分别为所述直接相关型全极化微波辐射计通过口面定标得到的V路接收机增益和H路接收机增益，V_V、V_H为V路接收机和H路接收机检波器测量值。

残留误差校正。

当接收机接匹配负载TU时，相同极化通道H路和V路接收机输入非相关噪声，由本振噪声、接收机通道串扰等因素引起相关噪声将使得复相关器输出非零结果ρ，输出的复相关函数为

其中T_V、T_H为V、H路接收机接匹配负载的接收机噪声温度，通过直接相关型全极化微波辐射计通过口面定标，M_kj为校正后的复相关系数由(4)式求得。所以在测量时，测出的复相关函数要减去V″，完成对残留误差的校正。

$\hat{V}=V^{\&prime;}-V^{\&prime;\&prime;}---\left(20\right)$

通过上述定标过程就可以得到真实的复相关函数输出，从而通过将复数

表示成

就可以反演得到场景的极化亮温T₃和T₄。

则去归一化处理的第四步和第五步为：

(4)在完成步骤(3)之后，接收机连接匹配负载，从而得到输入V路接收机和H路接收机的非相关噪声信号，通过公式

计算得到残留复相关函数V″，其中T_V、T_H通过直接相关型全极化微波辐射计口面定标得到，分别为V、H路接收机连接匹配负载时的噪声温度，最后，通过公式

计算得到校正后的复相关函数

(5)根据步骤(4)中得到的校正后的复相关函数

将

表示成T₃+j*T₄的复数形式，则得到极化亮温T₃即为

的实部，极化亮温T₄即为

的虚部，从而完成对接收机的定标。

本发明整个接收机定标过程简单，相比于传统的微波辐射计，仅仅增加了噪声源和噪声功分网络，而并不需要制作更为复杂的全极化定标源，有利于工程实现。

本发明应用在直接相关型全极化微波辐射计中，通过分步定标的方法，完成接收机定标，从而得到高精度、高稳定度的极化亮温。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.一种直接相关型全极化微波辐射计接收机定标方法，其特征在于步骤如下：

(1)当所述直接相关型全极化微波辐射计的接收机接收到定标指令时，直接相关型全极化微波辐射计进入定标状态，进行接收机定标；

所述直接相关型全极化微波辐射计的相关噪声源分时产生高温相关噪声信号和低温相关噪声信号，并输入到接收机中；之后进入步骤(2)；

(2)对接收机进行四点定标，具体方法如下：

通过公式

计算V路接收机的电压偏置V_offV，所述V路接收机为垂直极化接收机；其中，V_1V为V路接收机输入所述低温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_2V为V路接收机输入所述高温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_3V为V路接收机输入所述低温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；V_4V为V路接收机输入所述高温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；

通过公式计算H路接收机的电压偏置V_offH，所述H路接收机为水平极化接收机；其中，V_1H为H路接收机输入所述低温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_2H为H路接收机输入所述高温相关噪声信号且不加衰减器的检波器输出电压值；V_3H为H路接收机输入所述低温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；V_4H为H路接收机输入所述高温相关噪声信号且加衰减器的检波器输出电压值；

(3)对所述直接相关型全极化微波辐射计的复相关器的输出进行去归一化处理得到复相关函数V′，通过如下步骤进行：

(3.1)通过公式 $M_{\mathrm{kj}}=\frac{1}{\cos {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qk}}}\left(\mathrm{Re}\right[M_1\&CenterDot;{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{kj}}]+\mathrm{Im}[M_2\&CenterDot;{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{kj}}\left]\right)$ 对V路接收机和H路接收机进行正交误差校正，其中M_kj为校正后的复相关系数，为复数，μ_kj为复相关器输出的相关系数，M1、M2为校正因子，为复数，且M₁＝cosΘ′_kj+j·sinΘ_kj，M₂＝cosΘ_kj+j·sinΘ′_kj，其中，

θ_qj、θ_qk分别为V路、H路接收机正交误差，且有 $\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qk}}=-\arcsin \left({\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{kk}}^{\mathrm{qi}}\right)\\ {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{qj}}=-\arcsin \left({\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{jj}}^{\mathrm{qi}}\right)\end{array}\right.,$ 其中，

分别为V路接收机I、Q通道通过复相关器的输出值和H路接收机I、Q通道通过复相关器的输出值；

(3.2)通过公式

$G=\frac{\left|S_{10}\right|\left|S_{20}\right|}{S_{10}{S}_{20}^{*}}\frac{M_{\mathrm{kj}}^{C2}\sqrt{(V_{2V}-V_{\mathrm{offV}})(V_{2H}-V_{\mathrm{offH}})}-M_{\mathrm{kj}}^{C1}\sqrt{(V_{1V}-V_{\mathrm{offV}})(V_{1H}-V_{\mathrm{offH}})}}{\sqrt{(V_{2V}-V_{1V})(V_{2H}-V_{1H})}}$

计算消条纹函数在零点的取值G，其中，S₁₀、S₂₀为噪声功分网络的S参数，

分别为接入高温相关噪声信号和接入低温相关噪声信号校正后的复相关系数；

(3.3)通过公式计算得到复相关函数V′，其中

分别为接收机连接天线时的V路、H路噪声温度，且

其中K_V和K_H分别为所述直接相关型全极化微波辐射计通过口面定标得到的V路接收机增益和H路接收机增益，V_V、V_H为V路接收机和H路接收机检波器测量值；

(4)在完成步骤(3)之后，接收机连接匹配负载，从而得到输入V路接收机和H路接收机的非相关噪声信号，通过公式

计算得到残留复相关函数V″，其中T_V、T_H通过直接相关型全极化微波辐射计口面定标得到，分别为V、H路接收机连接匹配负载时的噪声温度，最后，通过公式计算得到校正后的复相关函数

(5)根据步骤(4)中得到的校正后的复相关函数

将

表示成T₃+j*T₄的复数形式，则得到极化亮温T₃即为的实部，极化亮温T₄即为

的虚部，从而完成对接收机的定标。

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