HY-2衛(wèi)星是我國第一顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星,將于2011年7月份發(fā)射。有效載荷衛(wèi)星高度計可以測量衛(wèi)星到海面的距離、海面有效波高和海面風(fēng)速,這些數(shù)據(jù)進一步分析可以得到瞬時海面高度、海面動力高度、海洋重力場等海洋信息。有效波高是高度計首先得到的二級數(shù)據(jù)產(chǎn)品,并且在海面高度的獲取過程中需要用到該產(chǎn)品,因此有效波高的準確獲取具有重要意義。 本文研究了有效波高信息提取方法。首先以Jason-1波形作為示例數(shù)據(jù),研究了有效波高信息提取流程,包括回波類型判斷、波形篩選方法等,然后與Jason-1GDR有效波高進行對比以檢驗該流程的準確性。 將該流程應(yīng)用于HY-2校飛數(shù)據(jù),為了與Jason-1 1秒和50毫秒結(jié)果分別進行對比,對HY-2校飛數(shù)據(jù)進行兩種范圍的處理,并且在波形上進行了對比。對結(jié)果進行了討論并分析了HY-2校飛有效波高信息提取結(jié)果與Jason-1結(jié)果差別較大的原因。
【學(xué)位單位】：國家海洋局第一海洋研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：P731.22
【部分圖文】：

3Envisat Jason-2圖 1-1 各代測高衛(wèi)星示意圖國自 1986 年開始機載雷達高度計的研制工作。作為“八五”重點攻研究海洋局地動態(tài)過程，同時為星載海洋雷達高度計的研制提供技95 年中國科學(xué)院空間中心與長春地理研究所研制出機載飛行樣機。青島飛行試驗成功，獲得了海面高度和浪高數(shù)據(jù)[9,10]，但脈沖壓縮比率都較低。目前發(fā)射的星載高度計只有 2002 年 12 月神舟四號飛船上波遙感器，這是我國第一次進入太空的微波遙感器。多模態(tài)微波遙

在高度計系統(tǒng)的設(shè)計中考慮的一個主要因素是海表面上的面積，在這個面積上測量高度計到平均海表面的距離。為了濾除海表面重力波的影響，這個足印大小應(yīng)該足夠大。為了解決以斜壓中尺度變化為特征的第一斜壓 Rossby 半徑變形和使波場和風(fēng)導(dǎo)致的海表面粗糙度（如歸一化雷達散射截面0σ ）在足印上是同性質(zhì)的，足印大小也應(yīng)該足夠小。1-10km 的足印直徑滿足以上所有規(guī)則。足印面積能夠通過脈沖持續(xù)時間來定義，在這個面積上高度計估計出到星下點平均海平面的距離。迄今為止，已發(fā)射的高度計 Seasat 天線直徑為 d=1.6m，Geosat 天線直徑為 d=2.1m，ERS-1 和 ERS-2 天線直徑為 1.2m，T/P 天線直徑為1.5m。在 T/P 軌道高度 R=1336km 上，1.5m 天線直徑在海表面上對應(yīng)的波束有限足印直徑大約為 25km。因為發(fā)射脈沖以球面波的形式沿著遠離天線的方向傳播，所以短脈沖前沿到達海表面最近的點的時間不依賴于天線的方位角。只要方位角不超過天線的半波束寬度，那么脈沖高度計的距離測量就對方位角不敏感。

頻率是 Ku 波段 13.9GHz、C 波段 5.3GHz，因此，與粗糙海面相互作用的機理不是中高頻雷達波與海面相互作用的一階或二階 Bragg 散射。在小于 15°的入射角范圍內(nèi)，微波信號的波長（cm 級）遠小于大尺度的海面波（m 級），信號的后向散射分量是近法線方向，其散射機理可視為“準鏡面點散射”，即海面是由許多隨機獨立的平滑小面組成，高度計天線接收的信號是由天線法線方向指向的平滑小面后向散射產(chǎn)生的。如圖 2-2，由高度計天線發(fā)出的線性調(diào)制脈沖(chirp 脈沖)以球面波形式傳播到海面，首先到達海面的脈沖前沿在海面照明區(qū)域內(nèi)形成一個亮點，然后整個脈沖逐漸與海面相接觸，照亮區(qū)域從一個點擴大到一個圓，對應(yīng)的高度計接收能量從零逐漸增大，形成一個上升沿。達到最大照亮圓后隨著時間的增加，照亮區(qū)域形成圓環(huán)，并且內(nèi)環(huán)和外環(huán)的半徑逐漸擴大，同時圓環(huán)的面積大小不變始終等于最大的圓面積，因此，高度計接收的回波能量應(yīng)該保持在最大值。但是由于是星下點接收，隨著圓環(huán)半徑逐漸增大時，回波波形會出現(xiàn)一個緩慢的下降沿。如圖 2-2 所示�；夭ㄇ�如 2-3 所示。
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本文編號：2846272