本文關鍵詞：合成孔徑雷達用于測雨的算法及天線的研究　出處：《上海大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 降雨測量 合成孔徑雷達 反演算法 歸一化雷達散射截面 石墨烯天線

【摘要】：降雨不僅直接影響著人類利用淡水資源的能力,像農(nóng)業(yè)灌溉、洪水控制、干旱應對和淡水供應等,而且對地球的能量傳輸和生物地球化學循環(huán)起著重要的作用。因此,降雨量的精確測量對氣象預報、防災減災和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等具有十分重要的意義。由于X波段合成孔徑雷達(X-band Synthetic Aperture Radar,X-SAR)具有穿透性強、高分辨率、全天候、全天時等優(yōu)點,利用X-SAR能夠探測全球降水的兩維分布,反演出更多雨云特征和發(fā)揮SAR衛(wèi)星的投資效益。因此,開展X-SAR測量降水的研究具有理論和現(xiàn)實意義。本文主要研究了SAR用于測雨的工作原理和反演算法,及SAR的石墨烯天線。主要內(nèi)容如下:首先,本文研究了SAR的測雨理論。介紹了SAR的相關概念,如SAR的分辨率和SAR測雨的三維分辨率及體分辨單元。分析了電磁波在雨云中的散射和衰減,以及SAR測雨的信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)和信雜比(Signal to Clutter Ratio,SCR)。其次,建立了歸一化雷達散射截面(Normalized Radar Cross Sections,NRCS)模型。NRCS即σSAR由兩部分組成,即面散射回波σsrf和體散射回波σvol。研究了降雨空間分布模型,在該模型中降雨強度可分解為獨立的水平和豎直分布函數(shù)。分析了SAR在各個雨云區(qū)域中的回波路徑。仿真了SAR的雷達回波數(shù)據(jù)。然后,回顧了基于統(tǒng)計的定向模型(Model-Oriented Statistical,MOS)反演算法,在MOS算法的基礎上提出了基于統(tǒng)計和沃爾塔積分方程的定向模型(Model-Oriented Statistical and Volterra Integration,MOSVI)反演算法。通過仿真驗證了MOSVI算法的可靠性,仿真結(jié)果顯示:MOSVI算法是一個可靠、簡單、有效的算法。利用MOSVI算法,結(jié)合南海某一地區(qū)的SAR數(shù)據(jù)反演出了該地區(qū)的實際降雨分布。最后,研究了SAR的石墨烯天線。介紹了微波至太赫茲波段石墨烯的電磁特性。石墨烯是個二維材料,其質(zhì)量可忽略不計,并且具有較好的機械性能、熱穩(wěn)定性和可調(diào)節(jié)的電導率。這些優(yōu)異特性正是星載SAR所需要的。論文設計和仿真了石墨烯超寬帶天線及頻率可重構(gòu)天線。超寬帶天線的工作頻率在9.09GHz,-10 dB阻抗帶寬超過了33%。頻率可重構(gòu)天線工作在9.48 GHz、9.49 GHz、9.57 GHz、9.65 GHz和9.79 GHz,在每一個諧振頻率上,-10 dB阻抗帶寬都超過了30%。
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN958

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