卫星高度计海上定标场及定标方法研究进展

介绍了卫星高度计定标中海面高度和后向散射系数的定标方法。在后向散射系数的定标中介绍了利用有源定标器和微波辐射计定标两种方法。结合卫星高度计的特点,提出了海上定标场选取所需注意的问题,并介绍了目前比较成功的几个定标场及其定标结果,旨在为我国今后发射的卫星高度计绝对定标和定标场的选取提供依据。     

干涉雷达高度计定标检验进展

卫星雷达高度计正从传统星下点的剖面测量向宽刈幅干涉测量发展,利用卫星观测二维的高分辨率、高精度海面高度正在成为可能,国外研究人员提出SWOT(Surface Water and Ocean Topography)干涉雷达高度计计划和我国新一代海洋科学卫星任务等计划有望实现海洋亚中尺度现象的观测。定标检验是评价卫星观测资料精度和质量的必要工作,传统高度计的定标检验均为基于验潮站、GNSS(Global Navigation Satellite System)浮标、有源定标器等方式的单点比对,难以满足干涉高度计的需求。目前国内外研究人员在干涉雷达高度计的定标检验中采用了全新的技术方案,并已利用机载试验和理论模拟开展了验证工作。对近10 a干涉雷达高度计定标检验的新技术方法进行介绍和总结,希望对我国的干涉雷达高度计卫星定标计划起到借鉴作用。     

利用南海石油平台的卫星雷达高度计定标与检验

在对南海石油平台所处的南海北部海域海底地形、平均海平面、风浪时空分布等进行分析基础上,利用南海石油平台水位计对Jason-2卫星高度计进行了测高绝对定标,定标结果为30.9 cm±7.8 cm,分析发现南海北部中尺度涡可能对定标结果产生影响;利用南海石油平台测波雷达对Jason-1高度计有效波高进行了精度检验,Jason-1高度计Ku波段和C波段有效波高测量的均方根误差分别为0.43 m和0.45 m。分析和检验结果表明,南海石油平台所处海洋环境条件、平台上装载的水位计和测波雷达均满足卫星雷达高度计定标与检验要求。南海石油平台定标场预期可用于中国海洋二号卫星和其他卫星高度计的定标与检验。     

卫星测高定标场选址中有效波高因素分析

利用Jason-3卫星在国外4个主要卫星高度计定标场所在海域的测量数据,分析了这些海域的有效波高变化特性。在我国大陆沿岸选取了Jason-3卫星经过的12个海域,分析了它们的有效波高变化特性,给出了在我国大陆沿岸建设卫星测高定标场的选址建议。Bass、Corsica、Gavdos等3个定标场海域的平均有效波高约为1.1 m,说明平均有效波高1.1 m及以下的海域适用于建设定标场。选定的12个沿岸海域中,渤海及黄海海域平均有效波高小于0.8 m,显著小于东海及南海1.3～1.5 m平均有效波高,单独从有效波高的角度渤海及黄海海域更适合于建设卫星高度计定标场。     

基于GNSS浮标和验潮资料的HY-2A卫星高度计绝对定标

为探测我国HY-2A卫星高度计海面高测量绝对偏差及其在轨运行状态,本文利用GNSS浮标星下点同步测量和验潮资料海面高传递方法在山东千里岩和珠海担杆岛海域开展定标研究。为验证GNSS浮标定标方法的准确性,还对国外卫星Jason-2和Saral进行了定标实验。实验表明GNSS浮标绝对海面高测量精度达2 cm,对Jason-2和Saral高度计多个周期定标得到的海面高偏差均值分别为5.7 cm和-2.3 cm,与国际专门定标场的结果符合较好。2014年9月和2015年5月HY-2A卫星高度计浮标定标结果分别是-65 cm和-91 cm,因两次结果差异显著,故又利用千里岩验潮站资料对HY-2A卫星高度计第56至73周期进行了定标分析,结果证明HY-2A卫星海面高存在约-51 cm/a的漂移,置信度为95%的回归分析表明浮标和验潮定标结果符合。本文研究结果表明在我国尚无专门定标场的情况下,可利用GNSS浮标对我国高度计实施灵活、精准的在轨绝对定标,在有高度计轨迹经过验潮站的情况下可使用验潮资料结合精密大地水准面模型进行绝对定标。     

基于GPS的测高浮标的设计、研制与测试

卫星高度计在海洋中的广泛应用,离不开准确的定标工作。高度计海面高度定标主要采用验潮仪法和全球定位系统(Global Positioning System,GPS)浮标法。文中详细介绍了GPS浮标的研制工作,分别对可用于高度计海面高度定标使用的GPS浮标的性能要求、设计、数值模拟计算做了详细研究,采用数值模拟的方法对研制后浮标的性能进行了评价,数值模拟结果表明研制的浮标可以满足海上试验的要求。最后结合GPS浮标测高验证试验,对研制的GPS浮标的测高精度进行了验证,结果表明研制的GPS浮标精度能够满足高度计海面高度定标的要求。     

合成孔径雷达（SAR）图像的真实值实标与校验

随着合成孔雷达的应用研究程度的深入，要求较为精确地掌握目标体的雷达后向散射特征，这样必须对ＳＡＲ图象进行真实值的定标与校验。本文基于基本散射理论对ＳＡＲ系统的增益进行分解，指出各个相关参数的获得取方法，最后给出定标和数据处理流程图。     

合成孔径雷达(SAR)图像的真实值定标与校验

随着合成孔径雷达（ＳＡＲ）的应用研究程度的深入，要求较为精确地掌握目标体的雷达后向散射特征，这样必须对ＳＡＲ图象进行真实值的定标与校验。本文基于基本散射理论对ＳＡＲ系统的增益进行分解，指出各个相关参数的获取方法，最后给出定标和数据处理流程图     

基于现场的卫星高度计定标技术研究

卫星高度计数据的广泛应用离不开准确的现场定标检验工作。在青岛千里岩海上试验的基础上,分别使用GNSS浮标法和潮汐法对Jason-2卫星高度计进行了定标。其结果显示:(1)GNSS浮标法使用高精度GNSS数据处理软件GAMIT/GLOBK及其Track模块,对GNSS浮标数据进行高精度处理,得到的高度计偏差为+195.7 mm,该方法可以消除大地水准面和潮位的影响,精度较高;(2)在潮汐法中,利用FVCOM海洋模式模拟了千里岩周边的潮位,并对比了GNSS浮标测得的潮位结果,二者的标准偏差达到了1.3 cm,满足高度计定标的要求,结合EGM2008计算的大地水准面和平均动力地形,得到的高度计偏差结果为+150.9±35.1 mm,该方法受限较多,精度较差。但两种方法最终得到的高度计偏差与国际其他定标场的结果相当。     

双星串飞编队测高模式下高度计定标方案构想

针对新型双星串飞编队测高模式下高度计定标需求,提出了融合绝对定标与相对定标的综合定标方案构想。梳理了当前国际上主流的绝对定标方法,根据编队模式常规任务阶段的卫星轨道特点,提出了在常规长回归周期轨道之外增加天回归定标轨道的建议,在此前提下,给出了两种轨道阶段的定标方案建议,即:在定标任务阶段,绝对定标以验潮站法为主、GNSS浮标法和锚泊阵列法为辅;在常规任务轨道阶段,使用全球海域测量数据进行相对定标,绝对定标可选择适当海域结合GNSS浮标法和验潮站法实施。