CN103018790B - 一种微波探测仪在轨运行时的定标装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微波探测仪在轨运行时的定标装置和方法，该装置通过定标镜组合、扫描驱动机构、热定标源、冷空反射镜组合按照一定结构组成的；该方法的特征在于通过利用若干平面反射镜组成定标镜组合，使得热定标源产生的热定标信号与冷空反射镜组合产生的冷定标信号和由主天线收到的地表信号都由定标镜组合反射入接收系统，在一个子扫描周期内对主天线接收的地表信息进行标定。本发明大大减少了转动部件的转动惯量与干扰力矩，避免使用滑环所引入的仪器使用寿命的问题，同时本发明结构简单，实现容易，并具有一定的通用性，可广泛应用于各类星载微波辐射计定标系统中。

Description

一种微波探测仪在轨运行时的定标装置和方法

技术领域

本发明涉及一种微波探测仪在轨运行的定位技术，尤其是涉及一种微波探测仪在轨运行时的两点定标方法。

背景技术

微波探测仪在轨运行时能否获取有价值的探测资料，得到定量化的应用和真正的业务使用，主要取决于微波探测仪能否进行精确定标。

为了实现微波探测仪的精确定标，微波探测仪在轨运行时必须安装一套能提供定标功能的装置。一般的定标装置由提供热定标信号的黑体热辐射源和提供冷定标信号的冷空反射镜组合组成，并且设计与定标装置所匹配的波束接收运动轨迹来实现周期观测定标与对地观测足迹。

通过设计波束接收运动轨迹来实现周期定标与对地观测扫描功能，当接收波束对准黑体热辐射源时接收热定标信号，当接收波束对准冷空反射镜组合时接收冷定标信号，当接收波束对准主反射面时接收地面遥感信号，通过运动定标镜组合使映射的波束照射主反射面形成对地圆锥子扫描。

在产生运动的波束轨迹时，仪器会产生一定的动不平衡量，星载微波探测仪需要对运动部分产生的动不平衡量进行补偿，补偿精度直接与探测仪指向精度要求相关，探测仪指向精度要求越高，仪器与卫星的动不平衡量补偿精度要求越高，难度越大。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种微波探测仪在轨运行时的定标装置，其特征在于，包括以下部分：

主天线：提供地表信号；

冷空反射镜组合：提供冷定标信号；

以及热定标源：提供热定标信号；

定标镜组合：用于反射所述地表信号、冷定标信号和热定标信号；

扫描驱动机构：用于驱动所述定标镜组合转动使其周期性的反射所述地表信号、冷定标信号和热定标信号；

接收系统：用于接收所述定标镜组合反射的地表信号、冷定标信号和热定标信号，并根据所接收到的冷定标信号和热定标信号完成定标。

较佳地，所述热定标信号是所述热定标源发出的热辐射，所述冷定标信号是所述冷空反射镜反射的宇宙辐射，所述地表信号是所述主天线接收的地表的微波辐射能量。    

较佳地，所述定标镜组合包括多个平面镜。

较佳地，所述定标镜组合周期性的绕所述接收系统的信号入射方向做圆周旋转。

较佳地，所述定标镜组合周期性的依次接收所述地表信号、冷定标信号、热定标信号，在轨运行时仪器通过定标镜组合反射探测仪准光学网络出射波束，运动定标镜组合使映射的波束照射主反射面形成对地圆锥子扫描。

为解决上述问题，本发明还提供了一种微波探测仪在轨运行时的定标方法，包括以下步骤：

设置所述热定标源、主天线、冷空反射镜组合和定标镜组合，使所述地表信号、冷定标信号、热定标信号都由所述定标镜组合反射入所述接收系统；

开启扫描驱动机构，在所述扫描驱动机构的驱动下，所述定标镜组合开始绕所述接收系统的信号入射方向旋转，周期性地反射所述主天线、冷空反射镜组合和热定标源各自提供的信号；

所述接收系统周期性的接收所述地表信号、冷定标信号、热定标信号；

探测仪对地观测和星载定标的工作时序是由系统构形布局、转速控制和处理算法来实施和保证的；

所述接收系统根据所接收到的冷定标信号、热定标信号完成定标，并分析所述地表信号提供的微波辐射能量反演获得场景信息。

较佳地，所述接收系统依次获得所述地表信号、冷定标信号、热定标信号。有益效果：

本发明提供的旋转反射镜组合体体积小，质量轻，转动惯量小，所产生的动不平衡量小，大大减小了因补偿旋转大质量物体所产生的动不平衡量的难度；同时接收系统固定，不需要转动，所以不用引入滑环，从而大大提高了星载一起的使用寿命。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1示出了本发明提供的一种微波探测仪在轨运行时的定标装置的结构示意图；

图2为根据本发明提供的实施例的定标步骤图。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

现参考图1详细描述根据本发明提供的一种微波探测仪在轨运行时的定标装置的结构，其包括：

主天线5：提供地表信号；

冷空反射镜组合3：提供冷定标信号；

以及热定标源4：提供热定标信号；

定标镜组合1：用于反射所述地表信号、冷定标信号和热定标信号；

扫描驱动机构：用于驱动定标镜组合1转动使其周期性的反射所述地表信号、冷定标信号和热定标信号；

接收系统2：用于接收定标镜组合1反射的地表信号、冷定标信号和热定标信号，并根据所接收到的冷定标信号和热定标信号完成定标。

在本实施例中所述热定标信号是热定标源4发出的热辐射，所述冷定标信号是冷空反射镜组合3反射的宇宙辐射，所述地表信号是主天线5接收的地表的微波辐射能量。   

本例中定标镜组合1包括多个平面镜，定标镜组合1周期性的绕接收系统2的信号入射方向做圆周旋转，周期性的依次接收所述地表信号、冷定标信号、热定标信号。在轨运行时仪器通过定标镜组合反射探测仪准光学网络出射波束，运动定标镜组合使映射的波束照射主反射面形成对地圆锥子扫描。

本发明同时也提供了一种微波探测仪在轨运行时的定标方法，其包括以下步骤：

设置热定标源4、主天线5、冷空反射镜组合3和定标镜组合1，使地表信号、冷定标信号、热定标信号都由定标镜组合1反射入接收系统2；

开启扫描驱动机构，在扫描驱动机构的驱动下，定标镜组合1开始绕接收系统2的信号入射方向旋转，周期性地反射主天线5、冷空反射镜组合3和热定标源4各自提供的信号；

接收系统2周期性的接收地表信号、冷定标信号、热定标信号；

接收系统2根据所接收到的冷定标信号、热定标信号完成定标，并分析所述地表信号提供的微波辐射能量反演获得场景信息。

其中接收系统2依次获得所述地表信号、冷定标信号、热定标信号。

以下举例说明本发明提供的一种微波探测仪在轨运行时的定标方法：

设置热定标源4、主天线5、冷空反射镜组合3和定标镜组合1，使地表信号、冷定标信号、热定标信号都由定标镜组合1反射入接收系统2；

开启扫描驱动机构，在扫描驱动机构的驱动下，定标镜组合1开始绕接收系统2的信号入射方向旋转，周期性地反射主天线5、冷空反射镜组合3和热定标源4各自提供的信号；

探测仪对地观测和星载定标的工作时序是由系统构形布局、转速控制和处理算法来实施和保证的。

当反射的出射波束照射至热定标源3时，所述接收系统接收定标镜组合2射入的热定标源3的热辐射产生热定标信号，在本例中，从35度到55度是热定标区，在此范围接收系统获得的是热标定信号，

当反射的出射波束照射至冷空反射镜组合4时，宇宙背景辐射通过冷空反射镜组合4反射到定标镜组合2并由定标镜组合2反射进接收系统，接收系统收到所述宇宙背景辐射亮温并产生冷定标信号，在本例中从130度到150度是冷标定区，在此范围内，接收系统在此范围内获得的是冷标定信号，

当反射的出射波束照射至主天线时，所述主天线接收大气和地球表面的微波辐射能量，主天线通过定标镜组合2将微波辐射能量信息反射至接收系统，在本例中从215度到325度时，接收系统获得的都是地表信息；

最后通过所述热定标信号、冷定标信号的定标，联系所述微波辐射能量反演获得场景信息。

以上为一个扫描周期的定标过程，每个周期里，按地物目标、冷标定、热标定的先后顺序工作。

本发明提供的旋转反射镜组合体体积小，质量轻，转动惯量小，所说义产生的动不平衡量小，大大减小了因补偿旋转大质量物体所产生的动不平衡量的难度；同时接收系统固定，不需要转动，所以不用引入滑环，从而大大提高了星载一起的使用寿命。

因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管业已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (5)

1.一种微波探测仪在轨运行时的定标装置，其特征在于，包括以下部分：

主天线：提供地表信号；

冷空反射镜组合：提供冷定标信号；

以及热定标源：提供热定标信号；

定标镜组合：用于反射所述地表信号、冷定标信号和热定标信号，周期性的绕接收系统的信号入射方向做圆周旋转；

扫描驱动机构：用于驱动所述定标镜组合转动使其周期性的反射所述地表信号、冷定标信号和热定标信号；

接收系统：用于接收所述定标镜组合反射的地表信号、冷定标信号和热定标信号，并根据所接收到的冷定标信号和热定标信号完成定标；

所述定标镜组合周期性的依次接收所述地表信号、冷定标信号、热定标信号,在轨运行时定标装置通过定标镜组合反射探测仪准光学网络出射波束，定标镜组合运动使映射的波束照射主反射面形成对地圆锥子扫描。

2.如权利要求1所述的微波探测仪在轨运行时的定标装置，其特征在于，所述热定标信号是所述热定标源发出的热辐射，所述冷定标信号是所述冷空反射镜组合反射的宇宙辐射，所述地表信号是所述主天线接收的地表的微波辐射能量。

3.如权利要求1所述的微波探测仪在轨运行时的定标装置，其特征在于，所述定标镜组合包括多个平面镜。

4.一种微波探测仪在轨运行时的定标方法，其特征在于，基于如权利要求1-3任一所述的微波探测仪在轨运行时的定标装置，包括以下步骤：

设置所述热定标源、主天线、冷空反射镜组合和定标镜组合，使所述地表信号、冷定标信号、热定标信号都由所述定标镜组合反射入所述接收系统；

开启扫描驱动机构，在所述扫描驱动机构的驱动下，所述定标镜组合开始绕所述接收系统的信号入射方向旋转，周期性地反射所述主天线、冷空反射镜组合和热定标源各自提供的信号；

所述接收系统周期性的接收所述地表信号、冷定标信号、热定标信号；

探测仪对地观测和星载定标的工作时序是由系统构形布局、转速控制和处理算法来实施和保证的；

所述接收系统根据所接收到的冷定标信号、热定标信号完成定标，并分析所述地表信号提供的微波辐射能量反演获得场景信息。

5.如权利要求4所述的微波探测仪在轨运行时的定标方法，其特征在于，所述接收系统依次获得所述地表信号、冷定标信号、热定标信号。