CN110456295A - 一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法，属于微波辐射计定标技术领域。所述在轨定标方法，包括以下步骤：步骤一、安装激光测距装置Z1、Z2，记录各时刻下激光反射材料与激光测距装置的距离；步骤二、监测激光测距装置的几何过程，实时记录前后两时刻观测的距离变化量；步骤三、计算新天线方向图f，得到大气亮温观测输出TT；步骤四、重复对天线方向图进行实时监测，再经过实时定标得到真实的大气亮温信息。所述方法能够解决大口径天线微波辐射计定标难以及具有精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法，属于微波辐射计定标技术领域。
背景技术
在微波和毫米波波段，卫星搭载的微波辐射计为了提高足够的空间分辨率观测地球，不得不采用大口径的天线来缩小天线波束宽度，天线口径往往达到几米甚至几十米，卫星本体难以搭载足够大小的黑体对辐射计整机进行标定，只能依靠搭载小型的黑体，仅对天线后端的接收机进行两点标定，而暴露在外的天线主反射面和副反射面的形变不能进行精确标定。
发明内容
本发明的目的是为了寻找适合于监测微波辐射计大口径天线形变，实现高精度定标，提出了一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法。
本发明采用的技术方案如下：
所述的基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法依托于卫星搭载的微波辐射计，该微波辐射计的工作波段在微波波段1-1000GHz，天线主波束3dB波束宽度小于0.25度；
所述在轨定标方法，包括以下步骤：
步骤一、安装激光测距装置Z1、Z2，具体包括如下子步骤：
步骤1.1在天线主反射面贴敷多个激光反射材料；
其中，激光测距装置Z1、Z2发射激光照射贴敷材料，Z1、Z2接收到贴敷材料反射激光信号，Z1、Z2计算和贴敷材料之间的距离，并按照天线面大小，将设置成网格状，网格布满整个天线主反射面；
网格间距为天线直径的1/20到1/5；
其中，第i行第j列的激光反射材料，记为Aij；
步骤1.2在第一副反射面、第二副反射面贴敷多个激光反射材料，按照第一副反射面、第二副反射面大小，设置成网格状，网格布满整个第一副反射面、第二副反射面；
其中，第i行第j列的第一副反射面贴敷的激光反射材料，记为Bij；第i行第j列的第二副反射面贴敷的激光反射材料，记为Cij；
第一副反射面的网格间距为第一副反射面直径的1/20到1/5；
第二副反射面的网格间距为第二副反射面直径的1/20到1/5；
步骤1.3在第一副反射面顶端安装激光测距装置Z1，使得该装置Z1发出的激光能够照射天线主反射面上的激光反射材料，并记录激光反射材料Aij与激光测距装置Z1之间的距离D1ij；
步骤1.4在卫星本体安装激光测距装置Z2，使得该装置Z2发出的激光能够照射第一副反射面、第二副反射面上的激光反射材料，并记录激光反射材料Bij、Cij与激光测距装置Z2之间的距离D2ij、D3ij；
步骤二、监测激光测距装置的几何过程，具体包括如下子步骤：
步骤2.1实时记录D1ij、D2ij以及D3ij；
步骤2.2通过公式(1)、(2)以及(3)实时记录前后两次观测的距离变化量DD1ij、DD2ij以及DD3ij：
DD1ij＝D1ij(t)-D1ij(t-1)， (1)
DD2ij＝D2ij(t)-D2ij(t-1)， (2)
DD3ij＝D3ij(t)-D3ij(t-1)， (3)
其中,D1ij(t)表示t时刻记录激光反射材料Aij与激光测距装置Z1之间的距离,D1ij(t-1)表示t-1时刻记录激光反射材料Aij与激光测距装置Z1之间的距离；D2ij(t)表示t时刻记录激光反射材料Bij与激光测距装置Z2之间的距离,D2ij(t-1)表示t-1时刻记录激光反射材料Bij与激光测距装置Z2之间的距离；D3ij(t)表示t时刻记录激光反射材料Cij与激光测距装置Z2之间的距离,D3ij(t-1)表示t-1时刻记录激光反射材料Cij与激光测距装置Z2之间的距离；DD1ij表示t时刻减去t-1时刻，即激光反射材料Aij与激光测距装置Z1之间距离，前后量测观测的距离变化量；DD2ij表示t时刻减去t-1时刻，即激光反射材料Bij与激光测距装置Z2之间距离，前后量测观测的距离变化量；DD3ij表示t时刻减去t-1时刻，即激光反射材料Cij与激光测距装置Z2之间距离，即前后量测观测的距离变化量；
步骤三、计算新天线方向图f，得到大气亮温观测输出TT，具体为：
f＝η(D1ij、D2ij、D3ij、DD1ij、DD2ij、DD3ij)；
其中，f代表新天线方向图；η代表天线方向图特性；
微波辐射计两点定标后的辐射亮温卷积新天线方向图，得到大口径天线微波辐射计观测得到的真实大气亮温：
TT＝T*f；
T为大口径微波辐射计两点定标后的辐射亮温，TT为真实大气亮温；
步骤四、重复步骤一、步骤二以及步骤三对天线方向图进行实时监测，再经过实时定标得到真实的大气亮温信息；
至此，从步骤一到步骤四，为了在卫星入轨后大口径天线微波辐射计定标，采用借助设置激光观测装置监测天线形变观测方法，进行系统性标定校正，得到真实大气亮温TT。
有益效果
本发明一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：
为了订正外置天线主反射面和副反射面的影响，采用设置激光测距监测天线几何形变的观测方式，进行一定的数学过程，得到形变后天线的天线方向图，从而实现定标过程中对天线影响的订正，本方法精度高，能够解决大口径天线微波辐射计定标难等优点，适合于一种基于天线方向图实时监测的大口径天线微波辐射计在轨定标。
附图说明
图1是本发明一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法作进一步说明。
实施例1
本实施例阐述本发明一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法的具体实施。
步骤一、在具体实施时，安装激光测距装置Z1、Z2，具体包括如下子步骤：
步骤1.1在天线主反射面贴敷多个激光反射材料；
其中，激光测距装置Z1、Z2发射激光照射贴敷材料，Z1、Z2接收到贴敷材料反射激光信号，Z1、Z2计算和贴敷材料之间的距离，并按照天线面大小，将设置成网格状，网格间距为天线直径的1/10，网格布满整个天线主反射面；
其中，第i行第j列的激光反射材料，记为Aij；
步骤1.2在第一副反射面、第二副反射面贴敷多个激光反射材料，按照第一副反射面、第二副反射面大小，均设置成网格状，网格间距分别为第一副反射面、第二副反射面直径的1/10，网格布满整个第一副反射面、第二副反射面。
图1星载大口径天线微波辐射计结构图；从图1可以看出微波辐射计天线主反射面贴敷多个激光反射材料Aij，激光测距装置Z1扫描主天线面，记录激光反射材料Aij与激光测距装置Z1之间的距离D1ij；激光测距装置Z2扫描第一副反射面，记录激光反射材料Bij与激光测距装置Z2之间的距离D2ij；激光测距装置Z2扫描第二副反射面，记录激光反射材料Cij与激光测距装置Z2之间的距离D3ij；天线结构发生变化，原先天线方向图η发生变化，重建新天线方向图f，开展再定标工作。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法，其特征在于：依托于卫星搭载的微波辐射计，该微波辐射计的工作波段在微波波段1-1000GHz，天线主波束3dB波束宽度小于0.25度；
所述在轨定标方法，包括以下步骤：
步骤一、安装激光测距装置Z1、Z2，具体包括如下子步骤：
步骤1.1在天线主反射面贴敷多个激光反射材料；
其中，激光测距装置Z1、Z2发射激光照射贴敷材料，Z1、Z2接收到贴敷材料反射激光信号，Z1、Z2计算和贴敷材料之间的距离，并按照天线面大小，将设置成网格状，网格布满整个天线主反射面；
其中，第i行第j列的激光反射材料，记为Aij；
步骤1.2在第一副反射面、第二副反射面贴敷多个激光反射材料，按照第一副反射面、第二副反射面大小，设置成网格状，网格布满整个第一副反射面、第二副反射面；
其中，第i行第j列的第一副反射面贴敷的激光反射材料，记为Bij；第i行第j列的第二副反射面贴敷的激光反射材料，记为Cij；
步骤1.3在第一副反射面顶端安装激光测距装置Z1，使得该装置Z1发出的激光能够照射天线主反射面上的激光反射材料，并记录激光反射材料Aij与激光测距装置Z1之间的距离D1ij；
步骤1.4在卫星本体安装激光测距装置Z2，使得该装置Z2发出的激光能够照射第一副反射面、第二副反射面上的激光反射材料，并记录激光反射材料Bij、Cij与激光测距装置Z2之间的距离D2ij、D3ij；
步骤二、监测激光测距装置的几何过程，具体包括如下子步骤：
步骤2.1实时记录D1ij、D2ij以及D3ij；
步骤2.2通过公式(1)、(2)以及(3)实时记录前后两次观测的距离变化量DD1ij、DD2ij以及DD3ij：
DD1ij＝D1ij(t)-D1ij(t-1)， (1)
DD2ij＝D2ij(t)-D2ij(t-1)， (2)
DD3ij＝D3ij(t)-D3ij(t-1)， (3)
其中,D1ij(t)表示t时刻记录激光反射材料Aij与激光测距装置Z1之间的距离,D1ij(t-1)表示t-1时刻记录激光反射材料Aij与激光测距装置Z1之间的距离；D2ij(t)表示t时刻记录激光反射材料Bij与激光测距装置Z2之间的距离,D2ij(t-1)表示t-1时刻记录激光反射材料Bij与激光测距装置Z2之间的距离；D3ij(t)表示t时刻记录激光反射材料Cij与激光测距装置Z2之间的距离,D3ij(t-1)表示t-1时刻记录激光反射材料Cij与激光测距装置Z2之间的距离；DD1ij表示t时刻减去t-1时刻，即激光反射材料Aij与激光测距装置Z1之间距离，前后量测观测的距离变化量；DD2ij表示t时刻减去t-1时刻，即激光反射材料Bij与激光测距装置Z2之间距离，前后量测观测的距离变化量；DD3ij表示t时刻减去t-1时刻，即激光反射材料Cij与激光测距装置Z2之间距离，即前后量测观测的距离变化量；
步骤三、计算新天线方向图f，得到大气亮温观测输出TT，具体为：
f＝η(D1ij、D2ij、D3ij、DD1ij、DD2ij、DD3ij)；
其中，f代表新天线方向图；η代表天线方向图特性；
微波辐射计两点定标后的辐射亮温卷积新天线方向图，得到大口径天线微波辐射计观测得到的真实大气亮温：
TT＝T*f；
T为大口径微波辐射计两点定标后的辐射亮温，TT为真实大气亮温；
步骤四、重复步骤一、步骤二以及步骤三对天线方向图进行实时监测，再经过实时定标得到真实的大气亮温信息；
至此，从步骤一到步骤四，为了在卫星入轨后大口径天线微波辐射计定标，采用借助设置激光观测装置监测天线形变观测方法，进行系统性标定校正，得到真实大气亮温TT。
2.根据权利要求1所述的一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法，其特征在于：步骤1.1中网格间距为天线直径的1/20到1/5。
3.根据权利要求1所述的一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法，其特征在于：步骤1.2中第一副反射面的网格间距为第一副反射面直径的1/20到1/5。
4.根据权利要求1所述的一种基于天线方向图实时监测的微波辐射计在轨定标方法，其特征在于：步骤1.2中第二副反射面的网格间距为第二副反射面直径的1/20到1/5。
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