微波辐射计与掩星探测交叉对比定标研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

几十年以来，微波辐射计被广泛用于大气水汽分布及大气动力学的研究，为水文、农业、气象学和海洋学等领域的研究提供了重要信息[1],[2]。微波辐射计是一种典型的被动遥感探测装置，能够测量亚毫米级至厘米级波长的电磁辐射，微波辐射计的应用，主要是根据所测量的目标辐射的亮度温度，根据相关的理论进行反演，得到需要的目标信息。所测量的亮温数据是否准确对于反演产品的准确程度与应用价值非常重要，而这又取决于辐射计的定标是否精确[3]。定标即用微波辐射计去接收一个微波辐射特性精确己知的定标源的辐射信号,以精确构造出辐射计电信号输出与接收到的辐射量值之间的定量关系。定标是微波辐射计应用中的重要步骤，定标精度直接影响测量的绝对精度。提高定标精度成为当前辐射计研究的重大课题。

地球大气gps 掩星观测是指在低轨卫星(leo)上，利用双频gps接收机临边接收gps卫星电波信号，反演得到大气温度、密度、气压和电离层电子密度剖面的新技术。与传统卫星观测相比，该技术具有测量精度高、垂直分辨率高、全球覆盖、长期稳定和全天候等特点，其探测资料对于天气学、气候学、空间天气学以及测地学等具有重要的意义。国际上gps 掩星观测的大气和电离层反演技术的研究十分活跃，研究目的在于获得更高分辨率和更高精度的掩星大气气象参量数据。对于星载微波辐射计，若在低成本立方体卫星上同时搭载微波辐射计和掩星探测接收器系统，由于掩星探测设备接收的信号为gps标准信号，这种信号可看作高精度的定标源，掩星测量设备根据接收到的标准信号可反演大气辐射亮温。同时，小卫星上的微波辐射计可直接测量大气辐射亮温。将这两类亮温数据进行交叉对比，有望提高微波辐射计的定标精度，进一步提高大气测量数据的质量。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容

本设计主要研究如何提高小卫星平台上微波辐射计的定标精度，提出了一种将被动微波探测和gpsro观测相结合新的辐射计定标方法。目前可实现在同一低成本的立方体卫星上搭载探测平台，利用星载微波辐射计和gpsro接收器周期性地观测地球边缘附近相同体积的大气，其中掩星探测设备接收的是可看作高精度定标源的gps信号，结合相应大气数据集并建立微波辐射传输模型可反演出大气辐射亮温；而星载微波辐射计可直接测量大气辐射亮温。将二者重叠的亮温测量数据进行交叉对比，计算出更精确的定标参数以提高微波辐射计的定标精度。

3. 研究计划与安排

（1）第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。（2）第4－5周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉相关工具软件的使用。论文开题；（3）第6－12周：完成定标技术的仿真设计，验证交叉对比后的定标精度。撰写论文初稿；（4）第12－15周：完成并修改毕业论文，准备论文答辩。（5）第16周：论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] f. t. ulaby, r. k. moore, and a. k. fung,microwave remote sensing:active and passive, vol. 1. reading, ma, usa:addison-wesley, 1981.

[2] l. yujiri, m. shoucri, and p. moffa,“passive millimeter wave imaging,” ieee microw. mag., vol. 4, no. 3, pp. 39–50,sep. 2003.

[3]肖志辉, 张祖荫, 郭伟.地基、空基、星基微波辐射计定标技术概览[ j] .遥感技术与应用, 2000, 15( 2) :113-120 .

[4] l. cucurull, “improvement in the use ofan operational constellation of gps radio occultation receivers in weatherforecasting,” weatherforecast., vol. 25, no. 2, pp. 749–767, apr. 2010.