【摘要】：在地球微波遙感中,高分辨率的應(yīng)用要求限制了實孔徑微波輻射計的應(yīng)用。為了獲得高分辨率的遙感圖像,提出了一種不同體制的微波輻射計系統(tǒng)一—綜合孔徑微波輻射計(Aperture Synthesis Radiometers,簡稱ASR),它采用一序列的小口徑天線組成一個天線陣來合成一個大的物理觀測口徑。相對于實孔徑微波輻射計而言,綜合孔徑微波輻射計具有高分辨率、寬視場、無需掃描即可實現(xiàn)瞬時成像的優(yōu)點。在地球微波遙感中,利用星載綜合孔徑微波輻射計可獲得大尺度的、高分辨率的地球物理參量,比如土壤濕度和海洋鹽度,因此,其具有很好的應(yīng)用前景。然而,綜合孔徑微波輻射計是以系統(tǒng)復(fù)雜度為代價換取高分辨成像性能的。由于增加了系統(tǒng)硬件的復(fù)雜度,從而帶來了種類繁多的誤差。因此,良好的誤差校正和定標(biāo)是確保綜合孔徑微波輻射計良好性能的前提。目前,星上誤差校正通常采用內(nèi)部噪聲注入的校正方法。內(nèi)部噪聲注入校正方法具有校正準(zhǔn)確性高、實時性好等優(yōu)點,但它需要額外的硬件,極大地增加了系統(tǒng)的體積和重量,嚴重限制了大型星載綜合孔徑微波輻射計的應(yīng)用;此外,由于是在天線后端注入噪聲,該方法還無法校正天線誤差。因此,研究一種在保證誤差校正效果的同時能極大地降低系統(tǒng)的體積和重量的校正方法是本文重要出發(fā)點之一。誤差校正(相對定標(biāo))后,需要對綜合孔徑微波輻射計實現(xiàn)絕對定標(biāo),才能獲得定量化的遙感數(shù)據(jù)。定標(biāo)(包含誤差校正)精度是衡量定標(biāo)方法的一個重要指標(biāo),研究如何提高定標(biāo)精度有利于提高定量化遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量,具有十分重要的意義。此外,由于日益緊張的頻譜資源以及人為因素,射頻干擾嚴重地影響了微波輻射計的正常工作及其性能,導(dǎo)致遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量下降,嚴重情況下會導(dǎo)致遙感數(shù)據(jù)完全不可用,尤其是在低頻段的(L波段)綜合孔徑微波輻射計中,比如SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity)。目前,已經(jīng)有很多射頻干擾檢測與抑制的方法,但是弱的射頻干擾的檢測依然是一個難點,嚴重影響后續(xù)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量,比如海洋鹽度。為了獲得高質(zhì)量的綜合孔徑微波輻射計定量化遙感數(shù)據(jù),本文做了如下研究工作：(1)基于接收互耦阻抗方法(the receiving mutual impedance method,簡稱RMIM)的天線互耦校正。相比于發(fā)射互耦阻抗方法(the conventional mutual impedance method,簡稱CMIM), RMIM更適合用于描述天線處于接收模式下的天線間互耦效應(yīng)。因此,基于RMIM推導(dǎo)得到了測量可見度函數(shù)與理想可見度函數(shù)的關(guān)系,并得到基于RMIM去互耦方程。(2)研究接收機物理溫度不一致對綜合孔徑微波輻射計的(天線溫度和可見度函數(shù))的影響�；赟參量網(wǎng)絡(luò)和熱力學(xué)方法分析了天線互耦對綜合孔徑微波輻射計影響,包括天線溫度和可見度函數(shù),還詳細分析了冷空和微波暗室兩種特殊情況下接收機物理溫度不一致的影響。(3)基于冗余空間和內(nèi)部噪聲注入的聯(lián)合校正方法。基于冗余空間和內(nèi)部噪聲注入構(gòu)造一個良態(tài)的定標(biāo)方程,獲得接收機通道的幅相誤差以及天線臂偏移面誤差,隨后校正測量的可見度函數(shù)。該方法極大地降低了綜合孔徑微波輻射計的體積和重量,還能校正天線的異面誤差。(4)研究綜合孔徑微波輻射計的定標(biāo)(包含誤差校正)精度�；诙�(biāo)可見度函數(shù),推導(dǎo)定標(biāo)精度模型,并詳細推導(dǎo)了接收機系統(tǒng)溫度、消條紋函數(shù)原點值和正交校正歸一化相關(guān)系數(shù)的精度；基于定標(biāo)模型,分析影響定標(biāo)精度的因素,研究如何提高定標(biāo)精度的方法。(5)研究一種射頻干擾檢測算法,并通過分析歐空局(European Space Agency,簡稱ESA)提供的SMOS L1-c級別數(shù)據(jù)來研究中國地球的射頻干擾,包括：射頻干擾源的地理位置及發(fā)生率、射頻干擾來源、隨時間和方向變化特征。(6)研究基于歐洲中期天氣預(yù)報中心(The European Centre for Medium Range Weather Forecasting,簡稱ECMWF)動態(tài)門限的弱射頻干擾檢測方法。該方法將ECMWF提供的表層亮溫數(shù)據(jù)作為射頻干擾的判定門限的參考。該方法相比于之前的固定門限檢測方法能夠檢測和標(biāo)識出更多的弱射頻干擾。本文提出的基于RMIM的天線互耦校正方法、基于冗余空間和內(nèi)部噪聲注入聯(lián)合校正方法、基于ECMWF動態(tài)門限的弱射頻干擾檢測算法均經(jīng)過了嚴密的理論推導(dǎo)、仿真、實驗驗證或?qū)崪y星載數(shù)據(jù)驗證；天線接收機物理溫度不一致的影響和定標(biāo)精度模型均經(jīng)過嚴密的理論推導(dǎo)。研究結(jié)果可為綜合孔徑微波輻射計的系統(tǒng)設(shè)計、誤差校正和射頻干擾檢測提供參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN015
，

本文編號：2291934