本發(fā)明涉及一種基于基礎數(shù)據(jù)支撐的微波輻射計數(shù)據(jù)流定標方法，屬于微波輻射計定標，應用于靜止軌道微波輻射計定標。

背景技術：

1、目前，微波輻射計通常分為地基微波輻射計和星載微波輻射計；地基微波輻射計用于地表熱環(huán)境均衡的環(huán)境下，采用全口徑兩點定標方式開展實時數(shù)據(jù)訂正；星載微波輻射計用于在距離地球800km的極地軌道環(huán)境下，能夠采用全口徑或后光路的兩點定標模式開展實時數(shù)據(jù)訂正。

2、靜止軌道微波輻射計由于工作在36000km的地球同步軌道，日變化的熱環(huán)境溫差可以達到200攝氏度，熱環(huán)境比地基微波輻射計和極軌衛(wèi)星微波輻射計更加惡劣，同時為了達到同等地面觀測分辨率，采用超大口徑天線形式，需要考慮熱環(huán)境對天線方向圖畸變和自輻射的影響。

3、針對現(xiàn)有微波輻射計的天線和接收機的熱環(huán)境方面導致數(shù)據(jù)精度存在誤差問題，提出應用于靜止軌道的微波和毫米波波段的定標，然而在靜止軌道對天線和接收機定標中對于外界熱環(huán)境因素原因導致精度的準確性不高，因此，在靜止軌道環(huán)境下，提升靜止軌道微波輻射計的訂正模型精度用于實現(xiàn)定標已經成為亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決在靜止軌道環(huán)境下，提升靜止軌道微波輻射計的輻射亮溫數(shù)據(jù)精度的技術問題，提出一種基于基礎數(shù)據(jù)支撐的微波輻射計數(shù)據(jù)流定標方法。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明的一種基于基礎數(shù)據(jù)支撐的微波輻射計數(shù)據(jù)流定標方法，包括以下步驟：

4、步驟1：定義用于輻射亮溫和溫度轉換的系數(shù)以及用于接收機觀測冷空的宇宙背景亮溫系數(shù)；

5、步驟1.1：定義用于輻射亮溫和溫度轉換的普朗克常量為6.6260755e-34，波爾茲曼常量為1.380658e-23j/k，第一輻射常數(shù)為1.191044e-05，第二輻射常數(shù)為1.438769；

6、步驟1.2：定義用于接收機觀測冷空的宇宙背景亮溫為2.73k；

7、步驟2：設定用于完成天線方向圖和自輻射訂正的天線參數(shù)；

8、步驟2.1：設定用于天線工作頻率的通道中心頻率為23.8ghz、31.4ghz、89ghz、118ghz、183ghz、229ghz、380ghz、425ghz和50～57ghz；

9、步驟2.2：設定用于天線方向圖校正的天線形變參數(shù)和天線方向圖效率0.9～0.99；

10、步驟2.3：設定用于天線自輻射訂正的天線發(fā)射率0.001～0.1和天線溫度163k～400k；

11、步驟3：設定用于完成接收機兩點定標的接收機參數(shù)；

12、步驟3.1：利用黑體溫度293k和黑體發(fā)射率0.9980～0.9999獲得黑體輻射亮溫；

13、步驟3.2：利用冷空反射鏡發(fā)射率0.001～0.1和冷空反射鏡溫度163k～400k獲得冷鏡自輻射亮溫；

14、步驟3.3：利用冷空溫度2.73k～4.73k獲得冷空輻射亮溫；

15、步驟3.3：利用探點對接收機的溫度參數(shù)進行獲??；

16、步驟3.4：設定用于定標環(huán)境的接收機的溫度范圍為280～300k；

17、步驟3.5：分別觀測接收機的熱源記錄和冷源記錄獲得熱源計數(shù)值和冷源計數(shù)值；

18、步驟4：利用步驟2和步驟3所述的天線和接收機參數(shù)進行兩點定標，進而獲得大氣亮溫；

19、步驟4.1：將黑體輻射亮溫和熱源計數(shù)值構建黑體非線性映射端值；

20、步驟4.2：將冷空輻射亮溫和冷源計數(shù)值構建冷空非線性映射端值；

21、步驟4.3：通過兩點定標獲得大氣輻射亮溫；

22、步驟4.3.1：利用地面測試的接收機非線性系數(shù)構建接收機觀測目標輻射亮溫和接收機計數(shù)值的二次非線性關系；

23、步驟4.3.2：接收機利用包含黑體非線性映射端值、冷空非線性映射端值的二次非線性關系進行大氣目標觀測獲得大氣輻射亮溫；

24、步驟5：將步驟4獲得的大氣輻射亮溫利用天線方向圖和天線自輻射采用去除噪聲方式進行校正，獲得校正后的大氣輻射亮溫參數(shù)，從而，用于天線和接收機進行迭代校正。

25、本發(fā)明公開的一種基于基礎數(shù)據(jù)支撐的微波輻射計數(shù)據(jù)流定標系統(tǒng)用于實現(xiàn)上述方法。本發(fā)明公開的一種基于基礎數(shù)據(jù)支撐的微波輻射計數(shù)據(jù)流定標系統(tǒng)，包括用于執(zhí)行步驟2的天線設定單元、執(zhí)行步驟3的測溫單元、執(zhí)行步驟3的接收機設定單元、執(zhí)行步驟4的執(zhí)行單元、執(zhí)行步驟5的修正單元；

26、所述天線設定單元：用于對天線的天線方向圖和自輻射參數(shù)進行設定，天線方向圖由監(jiān)測儀器進行記錄天線形變，并下傳地面實時計算天線方向圖，自輻射由天線溫度和天線發(fā)射率組合獲得；將設定的參數(shù)輸入至執(zhí)行單元中；

27、所述測溫單元，通過探點用于獲得接收機的溫度、天線溫度和黑體溫度；將接收機的溫度用于非線性訂正時對溫度內插；天線溫度用于天線自輻射的輸入；黑體溫度用于計算黑體輻射的輸入；

28、所述接收機設定單元：用于對接收機的溫度、黑體和冷空參數(shù)進行設定；將設定的參數(shù)輸入至執(zhí)行單元中；

29、所述執(zhí)行單元：用于獲得包含天線方向圖畸變影響和天線自輻射影響的大氣亮溫；

30、所述修正單元：用于對大氣亮溫采用去除天線方向圖和自輻射影響進行修訂，獲得精確的大氣輻射亮溫；

31、有益效果：

32、本發(fā)明在靜止軌道上微波輻射計定標上，與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果：

33、從技術角度而言，從物理模型上分析了靜止軌道熱環(huán)境導致的影響參數(shù)，并且在后期執(zhí)行階段通過訂正技術進行了去除影響訂正。

34、從精準角度而言，通過有效訂正，能夠更加精確的測量大氣本身的輻射亮溫。

35、從性能或經濟角度而言，該方法為模型算法，在盡量少引入硬件配套條件下，對衛(wèi)星測量的環(huán)境參數(shù)進行有效組織和設計，具有良好的經濟價值。

技術特征：

1.一種基于基礎數(shù)據(jù)支撐的微波輻射計數(shù)據(jù)流定標方法，其特征在于：包括以下步驟，

2.實現(xiàn)如權利要求1所述方法的一種基于基礎數(shù)據(jù)支撐的微波輻射計數(shù)據(jù)流定標系統(tǒng)，其特征在于：包括用于執(zhí)行步驟2的天線設定單元、執(zhí)行步驟3的測溫單元、執(zhí)行步驟3的接收機設定單元、執(zhí)行步驟4的執(zhí)行單元、執(zhí)行步驟5的修正單元；

技術總結
本發(fā)明公開的一種基于基礎數(shù)據(jù)支撐的微波輻射計數(shù)據(jù)流定標方法，屬于微波輻射計定標技術領域，應用于靜止軌道微波輻射計定標。本發(fā)明實現(xiàn)方法為：1、定義用于輻射亮溫和溫度轉換的系數(shù)以及用于接收機觀測冷空的宇宙背景亮溫系數(shù)；2、設定用于完成天線方向圖和自輻射訂正的天線參數(shù)；3、設定用于完成接收機兩點定標的接收機參數(shù)；4、利用天線和接收機參數(shù)進行兩點定標，進而獲得大氣亮溫；5、將步驟4獲得的大氣輻射亮溫利用天線方向圖和天線自輻射采用去除噪聲方式進行校正，獲得校正后的大氣輻射亮溫參數(shù)，從而，用于天線和接收機進行迭代校正。本發(fā)明通過訂正技術消除了影響，精度上能夠精確測量大氣本身的輻射亮溫具有良好的經濟價值。

技術研發(fā)人員：安大偉,胡菊旸,商建,竇芳麗,唐世浩,郭強
受保護的技術使用者：國家衛(wèi)星氣象中心（國家空間天氣監(jiān)測預警中心）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/26