下载文档原格式
Special Reports 海面亮温监测及应用
图1 HY－2A卫星扫描微波辐射计Level－1B Swath亮温
受限于设计方法和结构，HY－2A卫星扫描微波辐射计冷空反射面小于主反射面，在冷空观测过程中，主反射器反射的地球信号不可避免地绕过冷空反射器进入观测馈源，对冷空观测带来一定的影响，从和发射后现场回归算法，前两种算法是用辐射传输理论进行推导的物理算法，第三种统计算法则是在不考虑物理意义的情况下，根据实测进行统计回归。
周武等[1]基于辐射传输模型，根据全球经验数据库，结合
图2 HY－2A卫星扫描微波辐射计海面温度
图3 HY－2A卫星扫描微波辐射计海面风速
图4 HY－2A卫星扫描微波辐射计大气水蒸气含量
图6 HY －2A 卫星海面温度融合产品在新闻节目中的应用展示
图7 2016年7月7日5:00和7月8日16:00 HY －2A 卫星
扫描微波辐射计37GHz －V 的亮温图
图5 融合后HY －2A 卫星扫描微波辐射计西北太平洋区域
海表温度分布
图 8 2012年11月10日HY－2A卫星观测到的
南北极海冰密集度。
收稿日期:2004-09-24;修订日期:2004-12-10作者简介:许可(1967-),男,研究员,主要从事微波遥感及信息处理方面的研究。
HY -2雷达高度计和微波散射计许 可,董晓龙,张德海,刘和光,姜景山(国家863计划微波遥感技术实验室,中国科学院空间科学与应用研究中心,北京 100080)摘要:海洋动力环境卫星(HY-2)是一种获取海洋动力环境信息的专用对地遥感卫星,计划中的我国第一颗海洋动力环境卫星(HY -2A )以微波遥感器为主,包括一台雷达高度计、一台微波散射计和一台多通道微波辐射计。
介绍HY -2雷达高度计和微波散射计的系统设计和主要技术指标。
关 键 词:HY-2;雷达高度计;微波散射计中图分类号:TP 732 文献标识码:A 文章编号:1004-0323(2005)01-0089-051 引 言HY-2是一种获取海洋动力环境信息的专用对地遥感卫星,计划中的HY -2A 的使命是监测和调查海洋环境,包括海面风场、浪场、海流、温度、海上风暴和潮汐等海况的重要参数,掌握灾害性海况预报,为国民经济建设和国防建设服务,为海洋科学研究提供实测数据。
HY-2A 设计的轨道高度为963～965km ,重复周期为14d 和168d 两种太阳同步、冻结轨道。
HY -2A 的遥感器以微波遥感器为主,星上载有一台雷达高度计、一台微波散射计、和一台多通道微波辐射计及与之配套的数据收集系统。
为适应高度计的精密定轨要求,星上还配备有精密跟踪、测轨的辅助相应仪器,包括激光反射器,GPS 星载系统等。
雷达高度计用来测量海面高度、有效波高及风速等海洋基本要素,为了进行大气补偿,星上还配了一台大气校正辐射计;微波散射计用来测量海面风矢量场、波谱。
本文将介绍雷达高度计、微波散射计的系统设计和主要技术指标。
2 HY-2雷达高度计2.1 雷达高度计的信号模型根据Brow n 在1977年的研究,证明了海面作为一个“粗糙”的散射表面,高度计平均返回波形用3项的卷积表示〔1〕:W (t )=P FS (t )*q s (t )*P V (t )(1)其中:W (t )是接收回波的平均功率(图1(d)所示);P FS (t )是平坦海面平均脉冲响应函数(图1(c)所示);q s (t )是海面镜像点概率密度函数(图1(b )所示);P V (t )是雷达系统点目标响应函数(图1(a )所示)。
我国海洋二号卫星微波散射计数据处理软件设计林溢园;邹巨洪;何原荣;林明森【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2016(035)004【摘要】我国第一颗海洋动力环境(HY-2)卫星于201 1年8月16日发射上天,HY-2卫星微波散射计数据处理软件是用于生产海面风场矢量的软件,其作用是输入HY-2卫星经过预处理的散射计数据和辅助数据,进行时间标识、波束定位、几何参数计算、后向散射系数(σo)与辐射测量精度(Kp)系数计算、面元匹配、大气校正、海面风场反演等处理,输出具有固定格式的各级数据产品和/或图像产品.主要介绍该软件的结构设计、数据处理流程、接口设计和设计说明,该设计已经用于业务系统研发,软件处理的产品精度经过与浮标的比较,达到了预期的风速误差小于2 m/s、风向精度小于20°的要求,证明了该设计的正确性.【总页数】6页(P443-448)【作者】林溢园;邹巨洪;何原荣;林明森【作者单位】北京航空航天大学软件学院,北京100191;国家卫星海洋应用中心,北京100081;国家卫星海洋应用中心,北京100081;国家海洋局空间海洋遥感与应用重点实验室,北京100081;厦门理工学院,福建厦门361024;国家卫星海洋应用中心,北京100081;国家海洋局空间海洋遥感与应用重点实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TP79【相关文献】1.海洋二号卫星微波散射计系统设计与应用 [J], 王小宁;刘丽霞;陈文新2.海洋二号卫星微波散射计数据预处理技术研究 [J], 张毅;林明森;宋清涛;解学通;邹巨洪3.海洋二号卫星微波散射计自然扩展目标在轨定标 [J], 朱金台;董晓龙;王磊4.海洋二号卫星微波散射计在轨信号处理设计与实现方法 [J], 金阿鑫;牛亚莉;王小宁;刘丽霞;段崇棣;陈文新5.海洋二号有效载荷微波散射计数据处理系统的设计 [J], 朱素云;刘浩;董晓龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
HY-2A卫星雷达高度计测高误差校正和海陆回波信号处理技术研究雷达高度计是一种主动式的微波遥感器,它通过向海面发射电磁波和接收地面返回的回波,测量卫星至海面的高度、有效波高和后向散射系数,通过后向散射系数可以反演海面风速。
利用雷达高度计测得的数据可以进一步用于海洋重力异常、大地水准面、海面地形、海底地形、海洋潮汐、风浪和海洋动力学的研究。
随着技术的发展,雷达高度计测得的数据不仅可以用于海洋研究,还可以用于内陆水域水位变化、陆地动力学、海冰厚度变化、冰川质量平衡和异常气候影响等方面研究。
为了满足科学研究和应用的需求,卫星雷达高度计的测量结果需要达到很高的精度,这对雷达高度计工作体制、系统设计及数据处理技术等各方面都提出了非常高的要求,而雷达高度计的测高误差校正和回波信号处理技术是雷达高度计数据处理技术的重要组成部分,对于提高雷达高度计测量精度具有重要意义。
海洋二号A星(HY-2A)雷达高度计是我国第一个星载雷达高度计,自2011年在轨运行以来,积累了大量的观测数据,对这些数据进行分析、定标、建模及应用是卫星工程的目标。
本文围绕HY-2A雷达高度计的测高误差、海陆回波特性分析及处理等方面开展了系统深入的研究工作,对HY-2A雷达高度计数据进行了再处理,对处理的海面高度和有效波高数据进行了评估,并开展了初步的应用研究。
本文的主要工作和创新点概括如下:(1)以四阶Stokes波理论为基础,论证了海浪波周期和海况偏差的关系,在此基础上将ECMWF再分析数据集ERA-interim的平均波周期引入高度计海况偏差估计,提出了一种基于交叉点数据和三维非参数模型的海况偏差估计方法。
和传统的基于风速和有效波高的二维海况偏差估计相比,该方法能提高1.15 cm的海面高度产品精度。
(2)在海况偏差的估计算法中,提出了一种改进的局部线性回归估计器,改进后的算法降低了时间复杂度,时间复杂度由O(n2)降低到O(n)。
(3)采用星下点交叉方法对HY-2A雷达高度计两个频段的时标偏差进行估计和校正,将校正后的结果应用于HY-2A雷达高度计双频电离层校正中,有效地提高了HY-2A雷达高度计双频电离层校正的精度。
HY-2B 散射计风场产品用户手册国家卫星海洋应用中心（NSOAS）2019年1月30日目录1 概述 (3)2 HY-2B卫星微波散射计 (3)3 风场反演处理 (4)4 风场产品介绍 (6)4.1 风场定义 (6)4.2 文件命名 (7)4.3 文件格式 (7)4.3.1 头文件 (8)4.3.2 数据 (10)1概述HY-2B卫星于2018年10月25日在太原卫星发射中心成功发射。
HY-2B卫星是HY-2A卫星的后续星，也是海洋动力环境卫星系列的第一颗业务星。
HY-2B卫星搭载了一台Ku波段微波散射计（HSCAT-B），主要用于全球海面风场测量。
HY-2B卫星地面数据处理系统由国家卫星海洋应用中心（NSOAS）负责建设和管理。
HY-2B卫星微波散射计的25km沿轨网格风场产品（L2B级数据）面向全球用户分发。
欢迎广大数据用户能够及时反馈遇到的问题，以便于国家卫星海洋应用中心进一步提高数据产品质量和服务。
同时，国家卫星海洋应用中心要求数据用户在公开发表物中致谢，并希望能收到使用该数据制作的公开发表物复印件。
2HY-2B卫星微波散射计HY-2B卫星采用太阳同步轨道，轨道高度980km，轨道倾角99.3°。
HY-2B卫星的轨道参数如下表所示。
表1 HY-2B卫星轨道参数HY-2B卫星微波散射计采用笔形波束圆锥扫描体制，具有内/外两个波束，内波束为HH极化，入射角41.4°，外波束为VV极化，入射角48.5°。
内/外波束共用一个抛物面，天线转速为95rpm，天线足印约为25km×32km。
通常情况下，一个风单元有内波束前视、内波束后视、外波束前视和外波束后视四次观测。
3风场反演处理HY-2B卫星微波散射计风场反演的处理流程如下图所示。
首先，根据星下点轨迹进行风单元划分，风单元大小为25km×25km。
然后，将微波散射计的后向散射系数数据分别按照内波束和外波束的视向进行平均，并进行风单元匹配(Zhang et al., 2018)。
HY-2A卫星校正微波辐射计数据用户手册国家卫星海洋应用中心2011年5月更改页目录1 数据产品介绍 (1)1.1 产品级别划分 (1)1.2 产品文件命名 (1)1.2.1 一级产品文件命名 (1)1.2.2 二级产品文件命名 (1)2 一级数据产品 (2)2.1 数据处理流程 (2)2.2 L 1A数据格式 (3)2.2.1 产品数据结构 (3)2.2.2 产品头文件 (4)2.2.3 产品科学数据 (6)2.2.4 科学数据各参数介绍 (9)2.3 L 1B数据格式 (14)2.3.1 产品数据结构 (14)2.3.2 产品头文件 (14)2.3.3 产品科学数据 (16)2.3.4 科学数据各参数介绍 (19)3 二级数据产品 (19)3.1 数据产品制作流程 (19)3.2 L 2A数据格式 (20)3.2.1 产品数据结构 (20)3.2.2 产品头文件 (20)3.2.3 产品科学数据 (23)3.2.4 科学数据各参数介绍 (25)3.3 L 2B数据格式 (25)3.3.1 产品数据结构 (25)3.3.2 产品头文件 (26)3.3.3 产品科学数据 (28)3.3.4 科学数据各参数介绍 (31)3.4 L 2C数据格式 (31)3.4.1 产品数据结构 (31)3.4.2 产品科学数据 (31)1数据产品介绍国家卫星海洋应用中心将载荷的HY-2卫星校正辐射计0级数据经过预处理、重采样和数据反演分别生成1级、2级产品。
1.1 产品级别划分一级产品1A：经过时间标识和地理定位后的数据。
包括扫描时间，每扫描点地理定位；存储观测、定标计数的数据；天线温度校正系数，轨道运行状态、平台姿态等辅助信息；记录质量信息等。
1B：经过分pass，亮温计算，以及带有定位信息及描述信息的数据。
二级产品2A：经过亮温重采样的数据，将1B中观测亮温平均成每秒一次。
2B：经过反演计算，将2A数据反演成海洋大气物理产品，并且包含2A的亮温产品。
2C：经过格式转换，将hdf格式转换为二进制格式的产品。
1.2 产品文件命名1.2.1 一级产品文件命名L 1A级：H2A_RC1ALnnnnn.yyyydddhhmm.h5L 1B级：H2A_RC1Byyyymmdd_ccc_pppp.h5其中：H2A：HY-2卫星RC1：校正辐射计L：拼站（含延时和实时数据拼接）数据nnnnn：轨道号yyyy：观测开始时间的年mm：观测开始时间的月dd：观测开始时间的日ccc：CYCLE 号pppp：PASS 号1.2.2二级产品文件命名L 2A级：H2A_RC1_000_2Av_ccc_pppp.h5L 2B级：H2A_RC1_000_2Bv_ccc_pppp.h5其中：H2A：HY-2卫星RC1：校正辐射计V：产品版本号（a,b,c…）ccc：CYCLE 号pppp：PASS 号L2C级：H2A_CMR_L2C_BT__V<01>_<YYYYMMDD_HHMMSS>_ <yyyymmdd_hhmmss>_<f>其中：H2A：HY-2卫星CMR：校正微波辐射计L2C：数据级别BT：亮温V：经过验证的数据01：版本1YYYYMMDD_HHMMSS：文件中第一个采样点的日期和时间yyyymmdd_hhmmss：文件中最后一个采样点的日期和时间f：A=升轨，D=降轨2一级数据产品2.1数据处理流程校正辐射计1级数据产品是根据0级产品处理得到，处理流程如下：图2-1 HY-2 RC L1数据处理流程图2.2L 1A数据格式2.2.1产品数据结构校正辐射计1A级数据产品由文件头和产品数据组成，按每象元点上的参数排列存储，并经解包和地理定位，生成质量控制信息，并存储为HDF格式。
2.2.2产品头文件表2-1 HY-2 RC L1A数据基础信息标识表2-2 HY-2 RC L1A数据产品信息标识452.2.3产品科学数据表2-3 HY-2 RC L1A数据产品科学数据部分67HY-2A卫星校正微波辐射计数据用户手册2.2.4科学数据各参数介绍基础信息标识：(1)PGEName、PGEVersion、InputPointer、SensorShortName、DataModel分别存储数据处理软件名称、数据处理软件版本、输入的科学数据文件名、传感器名称、标识数据模型名称(2)QALocationPacketDiscontinuity包顺序记数连续性：数据包的连续性根据包序列计数判别是否连续，Continuation（连续）或者Discontinuation（不连续）或者DEAD Encounter（偶有中断）(3)NumberofPackets数据包总数(4)NumberofInputFiles输入文件数(5)NumberofMissingPackets丢失数据包数(6)NumberofGoodPackets正常数据包数(7)QAPercentMisssingData缺失数据百分比=丢失数据/总数据包数（缺失数据在HDF SDS中观测计数填写‘-9999’填充）(8)QAPercentOutofBoundsData错误数据百分比=错误数据/总数据包数（错误数据在HDF SDS中观测计数填写‘-8888’填充）(9)QAPercentParityErrorDataCRC校验错误百分比：根据0级数据包的校验结果得到。
校验错误包/总包数(10)ProcessingQADescription数据处理错误描述：定义L1A级数据处理中会出现的几个问题，由预处理定义，如无问题则为PROC_COMP产品信息标识：(1)SatelliteOribit、Altitude、OrbitSemiMajorAxis、OrbitEccentricity、OrbitArgumentPerigee、OrbitInclination、OrbitPeriod、RevisitTime分别为卫星轨道类型、卫星轨道高度、轨道半长轴、轨道偏心率、轨道近地点幅角、轨道倾斜角、轨道周期、轨道重复周期(2)RCChannel、RCBandWidth、RCbeamWidth、SpatialResolution分别存储校正辐射计各波段的频率、带宽、波束宽度和空间分辨率(3)DynamicRange、DataFormatType、HDFFormatVersion分别为观测范围、数据格式和HDF版本(4)EllipsoidName、SemiMajorAxisoEarth、FlatteningRatioofEarth分别为地球椭球模型、地球椭球长半轴、地球扁率(5)SensorAlignment传感器和平台相对位置校准(6)CalibrationMethod采用的定标方法：包括“SpillOver,CSMInterpolation,NonlinearityCorrection”(7)SpillOverParameterVersion冷空太阳/月亮温度校正参数版本(8)CSMInterpolationParameter Version冷空地球温度校正参数版本产品科学数据部分(1)Time_day,Time_sec,Time_microsec观测时间，0级数据中，由包的起始时间，加上定标的0.8秒为当前包的第一次观测，后续每个频率包含26组观测，每组观测时间200毫秒。
MJD参考时间为自2007年0天0时0秒0毫秒为起始。
(2)Lat_of_Observation_Point观测点纬度，由卫星星下点经纬度，通过时间插值得到。
纬度为-90°-90°范围。
(3)Long_of_Observation_Point观测点经度，由卫星星下点经纬度，通过时间插值得到。
经度范围为0-360°。
(4)Rad_surf_type由经纬度参考陆地掩膜计算得出。
(5)Satellite_Attitude _flag卫星姿态数据标识，由0级数据继承而来，每个包包含一个。
(6)Satellite_Attitude卫星姿态数据，由0级数据继承而来，18个字节的卫星姿态码，每个包1组，包含6个参数分别为：滚动姿态角、俯仰姿态角、偏航姿态角、滚动姿态角速度、俯仰姿态角速度、偏航姿态角速度(7)Channel_work_status主备份通道状态，由0级数据继承而来，3个通道各占一个标识，0为主，1为备(8)Thermal_resistance_status测温电路主备工作状态标志，由0级数据继承而来，0为主，1为备(9)High_speed_data_int_status高速数据接口状态标志，由0级数据继承而来，0为直通，1为交叉(10)Channel_obs_status通道工作模式，由0级数据继承而来，对应3个通道，0为正常观测模式，1表示定标天线测试模式，2表示匹配负载测试模式，3表示观测天线测试模式(11)Soft_status软件运行状态标志，由0级数据继承而来，每个状态标识按0级数据格式详细说明各分别包含8项类容，具体类容参考0级数据格式。
(12)Data_inject_status数据注入状态，由0级数据继承而来，0数据注入有效，1 表示未有数据注入或者数据注入无效(13)High_speed_data_QA_status高速数据接口发送数据故障计数，由0级数据继承而来(14)High_speed_data_out_status高速数据接口发送数据状态，由0级数据继承而来，0表示一次数据包传输过程结束，1表示本次数据包发送忙中(15)Outside_RAM_offset外部RAM区的高位地址偏移量，由0级数据继承而来，0-3之一取值，分别对应0级数据中的00H,20H,40H,60H(16)Channel_AGC通道AGC，由0级数据继承而来Channel_AGC[0]：通道一注入调整/自动调整（0为注入调整，1为自动调整），Channel_AGC[1]：通道一AGC控制值Channel_AGC[2]：通道二注入调整/自动调整（0为注入调整，1为自动调整），Channel_AGC[3]：通道二AGC控制值Channel_AGC[4]：通道三注入调整/自动调整（0为注入调整，1为自动调整），Channel_AGC[5]：通道三AGC控制值(17)Channel_AGC_adjust通道调整参数，由0级数据继承而来Channel_AGC_adjust[0]：通道一注入调整/自动调整（0为注入调整，1为自动调整），Channel_AGC_adjust[1]：通道一调整参数控制值Channel_AGC_adjust[2]：通道二注入调整/自动调整（0为注入调整，1为自动调整），Channel_AGC_adjust[3]：通道二调整参数控制值Channel_AGC_adjust[4]：通道三注入调整/自动调整（0为注入调整，1为自动调整），Channel_AGC_adjust[5]：通道三调整参数控制值(18)Telemetry_flag遥测数据标志，由0级数据继承而来(19)Channel_power_telemetry通道电源遥测，由0级数据继承而来，Channel_power_telemetry[3]对应三个通道的电源遥测值(20)Thermal_resistance_telemetry测温电源遥测，由0级数据继承而来(21)Nc_simulation_5v数控单元模拟+5V，由0级数据继承而来(22)Nc_simulation数控单元模拟地，由0级数据继承而来(23)Observation_temperature_flag测温数据标志，由0级数据继承而来(24)Observation_temperature32点测温数据，由0级数据继承而来Observation_temperature[32]分别对应32点测温数据值。
