本發(fā)明屬于海洋遙感衛(wèi)星的觀測(cè)技術(shù)，涉及海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星的遙感器配置，具體涉及一種基于多遙感器聯(lián)合探測(cè)的海洋鹽度衛(wèi)星，同時(shí)配置多種遙感器對(duì)海洋鹽度進(jìn)行同步探測(cè)。

背景技術(shù)：

海洋遙感是對(duì)海洋信息監(jiān)測(cè)的重要手段，包括衛(wèi)星、航空、艦船、海洋臺(tái)站等多種方式。

海洋動(dòng)力環(huán)境要素對(duì)海洋防災(zāi)減災(zāi)、國(guó)家安全、資源開發(fā)、航行保障、科學(xué)研究等領(lǐng)域而言是十分重要的信息，其基礎(chǔ)的要素包括海水溫度、鹽度、密度、波浪、海流、水位等。使用衛(wèi)星遙感探測(cè)這些海洋動(dòng)力環(huán)境要素是公認(rèn)有效的方法。

海水鹽度是海洋的一個(gè)重要的物理和化學(xué)參數(shù)，也是決定海水基本性質(zhì)的最重要因素之一。海水鹽度不僅是探索熱鹽環(huán)流、全球海平面變化等海洋現(xiàn)象中必不可少的環(huán)境變量，而且也為水團(tuán)分析以及全球海洋模式等研究提供了參數(shù)依據(jù)。與此同時(shí)，全球氣候變遷和異常氣象事件預(yù)測(cè)均受到極大關(guān)注。通過改進(jìn)完善復(fù)雜的數(shù)值預(yù)報(bào)模式，天氣預(yù)報(bào)和氣候預(yù)測(cè)取得了很大進(jìn)展，但是若要更為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)就需要依賴于全球海洋表層鹽度的觀測(cè)。

海水鹽度的改變會(huì)影響海水本身的介電常數(shù)，進(jìn)而影響海面的發(fā)射率，形成不同的微波輻射亮溫。使用輻射計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)海表亮溫探測(cè)，進(jìn)而基于模型反演得到海表鹽度信息。

星載微波輻射計(jì)觀測(cè)的天線亮溫包括上行大氣輻射、反射的下行大氣和宇宙背景噪聲輻射以及海洋表面的直接輻射，在微波低頻段，輻射亮溫對(duì)海面粗糙度、海溫、水汽、液態(tài)水等參數(shù)的敏感性也相對(duì)較小，可通過多種數(shù)據(jù)源進(jìn)行校正。因此，在同一顆衛(wèi)星搭配多種遙感器獲得同一區(qū)域、同一觀測(cè)時(shí)刻的多種觀測(cè)數(shù)據(jù)，這對(duì)于提高海表鹽度觀測(cè)精度很有優(yōu)勢(shì)的。

然而，受到衛(wèi)星規(guī)模的限制，不可能將全部的遙感器都搭載在一顆衛(wèi)星上，因此，優(yōu)化選擇遙感器的配置是衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并充分利用現(xiàn)有的技術(shù)能力，本發(fā)明提出了一種海洋鹽度探測(cè)的遙感器配置方案，在一顆遙感衛(wèi)星上同時(shí)配置了多種遙感器，對(duì)海表鹽度及其影響因素信息進(jìn)行同步探測(cè)，使被測(cè)的海表亮溫能夠獲得完整的校正信息，充分發(fā)揮了遙感衛(wèi)星的系統(tǒng)效能。

本發(fā)明提供了一種海洋鹽度探測(cè)遙感衛(wèi)星，同時(shí)配置多種遙感器對(duì)海洋鹽度進(jìn)行同步探測(cè)，多種遙感器被置于海洋鹽度探測(cè)遙感衛(wèi)星的平臺(tái)上并且至少包括：l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)、c波段微波輻射計(jì)、ku波段微波輻射計(jì)和k波段微波輻射計(jì)。

l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)和l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)均是由遙感衛(wèi)星的天線上的多個(gè)相關(guān)干涉儀組成的干涉是輻射計(jì)陣列系統(tǒng)，并且用于：通過相關(guān)干涉測(cè)量，對(duì)視場(chǎng)內(nèi)輻射亮溫分布的空間頻率域進(jìn)行采樣，并得到可見度函數(shù)；對(duì)可見度函數(shù)進(jìn)行傅立葉變換或數(shù)字運(yùn)算，從而反演形成亮溫分布圖像；以及通過接收海面和傳輸路徑上的輻射亮溫信息，獲得海表鹽度信息.

具體地，l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)用于：在順軌方向，利用天線的單元天線長(zhǎng)孔徑方向上的真實(shí)窄波束，實(shí)現(xiàn)所需分辨率；在交軌方向，采用綜合孔徑體制獲得所需的摘波束，并利用推掃來實(shí)現(xiàn)二維成像。l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)用于：在順軌和交軌方向上均采用綜合孔徑體制獲取高空間分辨力，從而無需推掃地實(shí)現(xiàn)成像。

l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)為微波散射計(jì)并且用于：發(fā)射扇形波束信號(hào)；通過數(shù)字波束形成體制，進(jìn)行交軌方向掃描來觀測(cè)幅寬；測(cè)量海面的后向散射系數(shù)；以及通過反演，獲得海面粗糙度對(duì)海洋鹽度的影響信息。

c波段微波輻射計(jì)和ku波段微波輻射計(jì)均采用與l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)相同的綜合孔徑體制并且均用于：接收海面和傳輸路徑上的輻射亮溫信息；以及通過反演聯(lián)合獲得海表溫度信息.

k波段微波輻射計(jì)采用與l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)相同的綜合孔徑體制并且用于：接收傳輸路徑上的輻射亮溫信息；以及通過反演，獲得傳輸路徑上對(duì)流層對(duì)微波傳輸?shù)挠绊懶畔?

l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)、c波段微波輻射計(jì)、ku波段微波輻射計(jì)和k波段微波輻射計(jì)的聯(lián)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)海洋動(dòng)力中對(duì)海表鹽度的觀測(cè)并獲取影響要素信息，從而實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的同步獲取。

影響要素信息用于校正海表鹽度精度并且至少包括：海面粗糙度、海面溫度、大氣、水氣。

l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)、c波段微波輻射計(jì)、ku波段微波輻射計(jì)和k波段微波輻射計(jì)的聯(lián)合應(yīng)用，通過校正來提升反演的額精度，從而提高了數(shù)據(jù)產(chǎn)品的指令。

因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果：

1)在一顆低軌遙感衛(wèi)星上配置多種用于海表鹽度探測(cè)的遙感器，有利于提升觀測(cè)精度；

2)同時(shí)近同步獲得了l波段亮度溫度、l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)測(cè)量的后向散射系數(shù)、c波段亮度溫度、ku波段亮度溫度和k波段亮度溫度等遙感數(shù)據(jù)，可反演獲得海表鹽度，并實(shí)現(xiàn)同一觀測(cè)范圍內(nèi)多種影響要素的觀測(cè)，提高反演精度和數(shù)據(jù)應(yīng)用能力；以及

3)一維綜合孔徑與散射計(jì)等多個(gè)頻段共用同一柱形反射面天線，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式的海洋鹽度探測(cè)遙感衛(wèi)星的系統(tǒng)組成圖；

圖2為綜合孔徑輻射計(jì)的系統(tǒng)構(gòu)成圖；以及

圖3為l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)的系統(tǒng)組成圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明在一顆遙感衛(wèi)星上同時(shí)配置了l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)、c波段微波輻射計(jì)、ku波段微波輻射計(jì)和k波段微波輻射計(jì)六種遙感器，同步獲取海洋動(dòng)力要素中的海表鹽度及對(duì)海表鹽度反演有影響的海面粗糙度、海面溫度等信息，使被測(cè)的海表鹽度得以校正，同時(shí)利用各遙感器工作特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)約束條件，并確保各遙感器之間不相互影響，充分發(fā)揮了遙感衛(wèi)星的系統(tǒng)效能。

應(yīng)了解，本發(fā)明的海洋鹽度探測(cè)遙感衛(wèi)星的配置如下：l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)、c波段微波輻射計(jì)、ku波段微波輻射計(jì)和k波段微波輻射計(jì).其中，l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)、c波段微波輻射計(jì)、ku波段微波輻射計(jì)和k波段微波輻射計(jì)置于遙感衛(wèi)星平臺(tái)上。

綜合孔徑微波輻射計(jì)由天線上多個(gè)相關(guān)干涉儀組成的干涉式輻射計(jì)陣列系統(tǒng)，其通過相關(guān)干涉測(cè)量對(duì)視場(chǎng)內(nèi)輻射亮溫分布的空間頻率域進(jìn)行采樣，得到可見度函數(shù)，對(duì)可見度函數(shù)進(jìn)行傅立葉反變換或其他數(shù)學(xué)運(yùn)算來反演形成亮溫分布圖像。通過接收海面和傳輸路徑上的輻射亮溫信息獲得海表鹽度信息。l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)在順軌方向利用單元天線的長(zhǎng)孔徑方向上的真實(shí)窄波束實(shí)現(xiàn)所需的分辨率，而在交軌方向采用綜合孔徑技術(shù)獲得所需的窄波束，利用推掃實(shí)現(xiàn)二維成像。l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)在順軌和交軌方向均是采用綜合孔徑技術(shù)來實(shí)現(xiàn)獲取高空間分辨力，無需推掃即可實(shí)現(xiàn)成像。

l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)是一種發(fā)射扇形波束信號(hào)，通過數(shù)字波束形成技術(shù)實(shí)現(xiàn)交軌方向掃描實(shí)現(xiàn)觀測(cè)幅寬的微波散射計(jì)，測(cè)量海面的后向散射系數(shù)，反演獲得海面粗糙度對(duì)海洋鹽度的影響信息；

c波段微波輻射計(jì)采用的體制與一維綜合孔徑微波輻射計(jì)相同，接收海面和傳輸路徑上輻射亮溫信息，可用于反演獲得海表溫度信息。

ku波段微波輻射計(jì)采用的體制與一維綜合孔徑微波輻射計(jì)相同，接收海面和傳輸路徑上輻射亮溫信息，可用于反演獲得海表溫度信息。

k波段微波輻射計(jì)采用的體制與一維綜合孔徑微波輻射計(jì)相同，接收傳輸路徑上輻射亮溫信息，可用于反演獲得路徑上對(duì)流層對(duì)微波傳輸?shù)挠绊懶畔?

上述l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)、c波段微波輻射計(jì)、ku波段微波輻射計(jì)和k波段微波輻射計(jì)的聯(lián)合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)海洋動(dòng)力中海表鹽度的觀測(cè)，并獲取可用來校正海表鹽度精度的海面粗糙度、海面溫度等影響要素信息，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的同步獲取，在應(yīng)用環(huán)節(jié)能夠通過校正提升反演精度，提高數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量。

下面結(jié)合附圖1-3及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，海洋鹽度探測(cè)遙感衛(wèi)星包括l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)、l波段數(shù)字波束形成散射計(jì)、c波段微波輻射計(jì)、ku波段微波輻射計(jì)和k波段微波輻射計(jì)六種遙感器和衛(wèi)星平臺(tái)部分。

如圖2所示，l波段綜合孔徑微波輻射計(jì)就是基于孔徑綜合概念、由多個(gè)雙天線相關(guān)干涉儀組成的干涉式輻射計(jì)陣列系統(tǒng)，其通過相關(guān)干涉測(cè)量對(duì)視場(chǎng)內(nèi)輻射亮溫分布的空間頻率域進(jìn)行采樣，得到可見度函數(shù)，然后對(duì)可見度函數(shù)進(jìn)行傅立葉反變換或其他數(shù)學(xué)運(yùn)算來反演形成亮溫分布圖像。

l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)由天線、中心接收機(jī)、本振、數(shù)字相關(guān)器、中心配電器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器。天線包括l波段二維稀疏天線陣、接收前端、定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)、單元控制配電器等硬件產(chǎn)品。接收前端完成對(duì)天線單元輸出的微波信號(hào)進(jìn)行接收放大。定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)由定標(biāo)源和功分網(wǎng)絡(luò)組成，用于完成載荷的內(nèi)定標(biāo)。本振由頻率源、放大器及功分器組成，主要產(chǎn)生中心接收機(jī)所需的相干本振信號(hào)。數(shù)據(jù)采集器實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)的采集、數(shù)字檢波、數(shù)字濾波、數(shù)字同向正交(in-phase/quadrature，以下簡(jiǎn)稱為iq)變換等。數(shù)據(jù)處理器主要對(duì)采集板傳輸過來的量化信號(hào)進(jìn)行兩兩互相關(guān)運(yùn)算。

l波段一維綜合孔徑微波輻射計(jì)由天線、l波段輻射計(jì)饋源、接收機(jī)、定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字單元、供配電單元等部分組成。天線形式采用拋物柱形反射面天線，由沿拋物柱面焦線排列的稀疏饋源陣列實(shí)現(xiàn)綜合孔徑體制，在交軌向形成扇形波束；饋源與柱形反射面共同構(gòu)成扇形波束方向圖；定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)發(fā)射、接收和內(nèi)校準(zhǔn)；接收機(jī)完成接收信號(hào)的低噪聲放大、混頻、中頻接收和相位檢波等功能，最終生成正交的i/q信號(hào)；數(shù)字單元完成對(duì)正交i/q通道的采集、快速傅里葉變換(fastfouriertransformation，以下簡(jiǎn)稱為fft)等功能；供配電單元將衛(wèi)星提供的電源變換成各設(shè)備所需的電源品種。

如圖3所示，l波段微波散射計(jì)對(duì)表面粗糙度具有良好的敏感性，要可用于海面粗糙度的同步測(cè)量.利用數(shù)字波束形成技術(shù)實(shí)現(xiàn)交軌方向掃描，并且同時(shí)利用線性調(diào)頻信號(hào)獲取距離向分辨率.將微波輻射計(jì)和散射計(jì)集成起來應(yīng)用于鹽度遙感，利用輻射計(jì)進(jìn)行亮溫測(cè)量，用散射計(jì)進(jìn)行表面粗糙度的修正，可以獲得更高精度的海表鹽度產(chǎn)品。

l波段散射計(jì)由天線、l波段散射計(jì)饋源、功放、收發(fā)組件、數(shù)字單元、供配電單元等組成。其中，柱形反射面由各頻段饋源公用；收發(fā)組件完成信號(hào)上、下變頻及頻率分配功能；數(shù)字單元完成信號(hào)處理、信號(hào)產(chǎn)生和時(shí)序控制功能；供配電單元將衛(wèi)星提供的電源變換成各設(shè)備所需的電源品種.

c波段微波輻射計(jì)采用的體制與一維綜合孔徑微波輻射計(jì)相同，接收海面和傳輸路徑上輻射亮溫信息，可用于反演獲得海表溫度信息。

ku波段微波輻射計(jì)采用的體制與一維綜合孔徑微波輻射計(jì)相同，接收海面和傳輸路徑上輻射亮溫信息，可用于反演獲得海表溫度信息。

k波段微波輻射計(jì)采用的體制與一維綜合孔徑微波輻射計(jì)相同，接收傳輸路徑上輻射亮溫信息，可用于反演獲得路徑上對(duì)流層對(duì)微波傳輸?shù)挠绊懶畔ⅰ?/p>

應(yīng)了解，遙感衛(wèi)星平臺(tái)各分系統(tǒng)除實(shí)現(xiàn)能源供給、溫度控制、遙測(cè)遙控、數(shù)據(jù)調(diào)度與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)下行傳輸、衛(wèi)星姿態(tài)指向控制等遙感衛(wèi)星的功能。

l波段二維綜合孔徑微波輻射計(jì)和一維l波段綜合孔徑微波輻射可分別獲得海洋鹽度數(shù)據(jù)，l波段散射計(jì)可以獲得海面粗糙度數(shù)據(jù)，c波段輻射計(jì)和ku波段微波輻射計(jì)聯(lián)合可獲得海面溫度數(shù)據(jù)，k波段微波輻射計(jì)可以獲得大氣水氣數(shù)據(jù)。

綜上所述，本發(fā)明采用聯(lián)合觀測(cè)、同程觀測(cè)的手段，既完成了高分辨與高穩(wěn)定的結(jié)合，又具備同程觀測(cè)數(shù)據(jù)精確校正l波段亮度溫度的能力。與此同時(shí)，一維綜合孔徑與散射計(jì)等多個(gè)頻段共用同一柱形反射面天線，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。

本發(fā)明中未說明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。