一種星載微波散射計外定標(biāo)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種星載微波散射計外定標(biāo)方法，針對星載微波散射計需要大散射截面積定標(biāo)目標(biāo)問題，步驟如下：1、根據(jù)衛(wèi)星的軌道參數(shù)計算衛(wèi)星的過頂時間及有源定標(biāo)器的天線指向，并將有源定標(biāo)的天線指向調(diào)整到指定位置；2衛(wèi)星到達(dá)前，對有源定標(biāo)進(jìn)行自校準(zhǔn)得到轉(zhuǎn)發(fā)通道及接收通道的增益；3、利用轉(zhuǎn)發(fā)通道的增益計算后向散射系數(shù)；4、星載微波散射計計算有源定標(biāo)器的后向散射系數(shù)；5、通過步驟（3）和（4）計算的后向散射系數(shù)得到最終的修正值。本發(fā)明專利技術(shù)實現(xiàn)了大散射截面（能達(dá)到100dBm2）、高精度的有源定標(biāo)器。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于微波遙感
，特別是涉及。
技術(shù)介紹
定標(biāo)技術(shù)是微波散射計系統(tǒng)設(shè)計中的一項關(guān)鍵技術(shù)。定標(biāo)分為內(nèi)定標(biāo)與外定標(biāo)，內(nèi)定標(biāo)主要是消除收發(fā)系統(tǒng)中各種參數(shù)變化帶來的影響，提高后向散射系數(shù)測量的精度，它是提高后向散射系數(shù)測量精度的關(guān)鍵。外定標(biāo)是消除雷達(dá)方程中還沒有考慮進(jìn)去的一些難以估計，又難以測試的參數(shù)的影響(如大氣損耗等)，達(dá)到定量測量的目的。同時外定標(biāo)也可以實現(xiàn)對雷達(dá)天線方向圖及一些參數(shù)的在軌測量。到目前為止，星載微波散射計外定標(biāo)的實現(xiàn)方法主要有:定標(biāo)地面站(有源定標(biāo)器)、海洋目標(biāo)、陸地目標(biāo)(亞馬遜熱帶雨林)、星星交叉定標(biāo)。其中除了 1978年6月發(fā)射的SASS散射計沒有采用有源定標(biāo)器進(jìn)行在軌外定標(biāo)外，其余的散射計NSCAT、ASCAT及Seawinds散射計均運用了有源定標(biāo)器技術(shù)實現(xiàn)了在軌的外定標(biāo)。有源定標(biāo)器技術(shù)是實現(xiàn)微波散射計在軌外定標(biāo)的重要實現(xiàn)途徑。針對NSCAT散射計研制的有源定標(biāo)器具有兩種工作模式，即接收模式和發(fā)射模式，有源定標(biāo)器主要由Ku波段的發(fā)射機和接收機組成，發(fā)射機和接收機共用一個天線，并有專用的計算系統(tǒng)控制模式的轉(zhuǎn)換。當(dāng)衛(wèi)星飛過時，有源定標(biāo)器在接收模式下接收星載微波散射計發(fā)射的信號，在發(fā)射模式下，發(fā)射已知的信號到星載微波散射計。針對ASCAT散射計研制的有源定標(biāo)器是一種具有高精度已知散射截面積的點目標(biāo)，有源定標(biāo)器接收到來自ASCAT散射計的發(fā)射信號后進(jìn)行延時后，再把信號轉(zhuǎn)發(fā)回星上。由于有源定標(biāo)器采用的延時轉(zhuǎn)發(fā)的方法(接收和發(fā)射不同時)，有源定標(biāo)器采用一個天線的結(jié)構(gòu)形式。Seawinds微波散射計研制的是只具有接收功能的被動點目標(biāo)有源定標(biāo)器。主要用于測量散射計的基本參數(shù)。星載微波散射計的地面分辨單元較大，在外定標(biāo)中，需要為星載微波散射計提供高散射截面積的點目標(biāo)，一般要求外定標(biāo)目標(biāo)的散射截面積達(dá)到IOOdBm2以上。采用同時接收與轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式難度較大，因此目前的星載微波散射計有源定標(biāo)器主要采用的是以下兩種方式:主動有源定標(biāo)器接收來自散射計的信號并發(fā)射信號(已知信號或延時放大后的信號)到散射計，被動有源定標(biāo)器主要是接收散射計的發(fā)射信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，通過后續(xù)的處理軟件，從存儲的數(shù)據(jù)中獲取散射計發(fā)射信號的相關(guān)參數(shù)。以上的外定標(biāo)方法主要不足為:其中針對NSCAT與ASCAT外定標(biāo)設(shè)計方法，需要星載散射計結(jié)合有源定標(biāo)器的設(shè)計進(jìn)行相關(guān)的模式設(shè)計。針對Seawinds外定標(biāo)設(shè)計的有源定標(biāo)器為被動有源定標(biāo)器的設(shè)計，主要用于測量散射計的基本參數(shù)，無法為星載微波散射計提供絕對的后向散射截面積。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于:克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供，本方法采用同時收發(fā)的有源定標(biāo)器完成外定標(biāo)過程，實現(xiàn)了大散射截面(能達(dá)到IOOdBm2 )、高精度的有源定標(biāo)器。本專利技術(shù)技術(shù)解決方案:包括步驟如下:(I)根據(jù)衛(wèi)星的軌道參數(shù)計算衛(wèi)星的過頂時間及有源定標(biāo)器的天線指向，并將有源定標(biāo)器的天線指向調(diào)整到指定位置；(2)對有源定標(biāo)器的接收通道和轉(zhuǎn)發(fā)通道進(jìn)行自校準(zhǔn)，自校準(zhǔn)分為3個支路進(jìn)行，分別定義為校準(zhǔn)支路1、2和3 ;所述的3個校準(zhǔn)支路校準(zhǔn)方法如下:(a)利用支路I對接收通道進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的定標(biāo)信號依次經(jīng)過接收通道前端和接收通道后端，最終進(jìn)入處理器得到接收通道的輸出功率，然后利用接收通道得到的功率與定標(biāo)信號輸入功率的比值完成對接收通道增益的校準(zhǔn)；接收通道增益(^為:本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種星載微波散射計外定標(biāo)方法，其特征在于包括步驟如下：（1）根據(jù)衛(wèi)星的軌道參數(shù)計算衛(wèi)星的過頂時間及有源定標(biāo)器的天線指向，并將有源定標(biāo)器的天線指向調(diào)整到指定位置；（2）對有源定標(biāo)器的接收通道和轉(zhuǎn)發(fā)通道進(jìn)行自校準(zhǔn)，自校準(zhǔn)分為3個支路進(jìn)行，分別定義為校準(zhǔn)支路1、2和3；所述的3個校準(zhǔn)支路校準(zhǔn)方法如下：（a）利用支路1對接收通道進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的定標(biāo)信號依次經(jīng)過接收通道前端和接收通道后端，最終進(jìn)入處理器得到接收通道的輸出功率，然后利用接收通道得到的功率與定標(biāo)信號輸入功率的比值完成對接收通道增益的校準(zhǔn)；接收通道增益Gre為：Gre=Poc1Pc1=Lf1Gr1Gr2---(1)其中：Poc1為定標(biāo)支路1的輸出功率；Pc1為定標(biāo)信號的輸入功率；Lf1為接收通道前端的插損；Gr1為接收通道前端的增益；Gr2為接收通道后端的增益；（b）利用支路2和支路3對轉(zhuǎn)發(fā)通道進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)過程如下：（ba）校準(zhǔn)的定標(biāo)信號依次經(jīng)過支路2的接收通道前端、射頻放大和接收通道后端，最終進(jìn)入處理器得到輸出功率Poc2為：Poc2=Pc2Lf1Gr1GtrLattGr2=Pc2Lf1G總LattGr2????（2）其中：Poc2為定標(biāo)支路2的輸出功率；Pc2為定標(biāo)信號的輸入功率；Lf1為接收通道前端的插損；Gr1為接收機通道前端的增益；Gtr為射頻放大部分的增益；Latt為射頻放大部分的耦合度；Gr2為接收機通道后端的增益；G總為轉(zhuǎn)發(fā)通道的總增益；（bb）校準(zhǔn)的定標(biāo)信號經(jīng)過支路3的接收通道后端到達(dá)處理器得到輸出功率Poc3為：Poc3=Pc3Lf2Gr2????（3）其中：Poc3為定標(biāo)支路3在接收后端的接收功率；Pc3為輸入定標(biāo)信號的功率；Lf2為定標(biāo)支路3的插損；Gr2為接收后端的增益；（bc）利用步驟（ba）和（bb）得到的輸出功率Poc2和Poc3完成對轉(zhuǎn)發(fā)通道增益的校準(zhǔn)：（3）當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入有源定標(biāo)器的接收范圍時，有源定標(biāo)器接收星載微波散射計的發(fā)射信號，并將發(fā)射信號一路經(jīng)過接收通道進(jìn)行變頻放大和存儲，同時將另一路信號通過轉(zhuǎn)發(fā)通道轉(zhuǎn)發(fā)回星載微波散射計；（4）利用步驟（2）中得到的G總計算有源定標(biāo)器的雷達(dá)后向散射截面σARC為：其中，λ為波長，GrARC為有源定標(biāo)器接收天線增益，G總為有源定標(biāo)器射頻放大通道增益，GtARC為有源定標(biāo)器發(fā)射天線增益；（5）星載微波散射計利用接收到的有源定標(biāo)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號計算有源定標(biāo)器的后向散射截面σ1，并通過步驟（3）得到的σARC與σ1進(jìn)行比較得到外定標(biāo)修正系數(shù)，進(jìn)而利用該系數(shù)對衛(wèi)星接收到的有源定標(biāo)器指向范圍外其他信號的后向散射截面進(jìn)行修正。FDA0000426524300000021.jpg,FDA0000426524300000022.jpg,FDA0000426524300000023.jpg...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種星載微波散射計外定標(biāo)方法，其特征在于包括步驟如下: (1)根據(jù)衛(wèi)星的軌道參數(shù)計算衛(wèi)星的過頂時間及有源定標(biāo)器的天線指向，并將有源定標(biāo)器的天線指向調(diào)整到指定位置； (2)對有源定標(biāo)器的接收通道和轉(zhuǎn)發(fā)通道進(jìn)行自校準(zhǔn)，自校準(zhǔn)分為3個支路進(jìn)行，分別定義為校準(zhǔn)支路1、2和3 ;所述的3個校準(zhǔn)支路校準(zhǔn)方法如下: Ca)利用支路I對接收通道進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的定標(biāo)信...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂愛玲，段崇棣，金阿鑫，王小寧，薛強，賈建超，賀榮榮，歐祥榮，劉麗霞，陳文新，李浩，譚小敏，
申請(專利權(quán))人：西安空間無線電技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：