2016-09-15隨天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室發(fā)射升空的三維成像微波高度計(jì)（簡(jiǎn)稱天宮二號(hào)成像高度計(jì)）是國(guó)際上第一個(gè)采用小入射角、短干涉基線實(shí)現(xiàn)寬刈幅海面高度測(cè)量的高度計(jì)。由于天宮二號(hào)沒(méi)有為成像高度計(jì)配備用于大氣校正的微波輻射計(jì),因此需要采用模型方法對(duì)大氣時(shí)延進(jìn)行精確估計(jì)。傳統(tǒng)高度計(jì)采用星下點(diǎn)觀測(cè),通常只考慮大氣折射率的改變引起傳播速度變化的時(shí)延。天宮二號(hào)成像高度計(jì)采用偏離星下點(diǎn)1°—8°的小角度觀測(cè),因此在進(jìn)行大氣傳輸時(shí)延校正時(shí)不僅要考慮雷達(dá)信號(hào)傳播速度的改變,還應(yīng)考慮由于傳播方向改變帶來(lái)的路徑彎曲效應(yīng)。本文針對(duì)天宮二號(hào)成像高度計(jì)的觀測(cè)幾何特性,提出基于數(shù)值天氣模型校正大氣斜距時(shí)延的算法:采用歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心的天氣數(shù)據(jù)和大氣分層模型,通過(guò)氣象參數(shù)計(jì)算大氣折射率;根據(jù)高度計(jì)參數(shù)和各層大氣折射率,依賴折射定律和信號(hào)傳播的幾何關(guān)系在路徑上逐層積分,計(jì)算大氣斜距時(shí)延的估值。通過(guò)對(duì)天宮二號(hào)成像高度計(jì)的陸地角反射器定標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,經(jīng)大氣斜距時(shí)延校正后,角反射器的剩余距離誤差的標(biāo)準(zhǔn)差約為6.2 cm,達(dá)到厘米量級(jí)的斜距測(cè)量精度,驗(yàn)證了在不同入射角情況下,所提出的大氣斜距時(shí)延校正算法的有效性和可靠... 

【文章來(lái)源】：遙感學(xué)報(bào). 2020,24(09)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)

【部分圖文】：

大氣垂直分層混合模型

圖2給出如何計(jì)算在每一層中的實(shí)際傳播路徑的示意圖。如圖2所示，X-Y-Z代表ECEF(EarthCentered Earth-Fixed）坐標(biāo)系，以衛(wèi)星與地心連線方向?yàn)檩S，衛(wèi)星飛行方向?yàn)�，由此建立衛(wèi)星局部坐標(biāo)系。設(shè)天宮二號(hào)成像高度計(jì)天線相位中心在ECEF坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)為S=[X0,Y0,Z0]，斜入射角為θn，信號(hào)傳播至大氣最上層的距離為l，那么信號(hào)在最上層大氣穿刺點(diǎn)的坐標(biāo)可表示為：A=S+l?P，其中

式中，OS為地心至高度計(jì)軌道高度的距離，OA為地心至大氣上界的距離，一旦確定高度計(jì)的斜入射角，可計(jì)算出信號(hào)進(jìn)入最上層大氣的到達(dá)角。隨后信號(hào)在大氣層間傳播，根據(jù)折射定律有：當(dāng)求解出每層大氣中的折射角β后，可以得到對(duì)應(yīng)層中信號(hào)的真實(shí)傳播路徑：


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