發(fā)布時(shí)間：2020-11-13 04:58

　　 海面風(fēng)場(chǎng)是作用在海表面的重要?jiǎng)恿�參�?shù),而微波散射計(jì)是目前主要的能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲取大面積,高精度,高分辨率全球海洋表面風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)的星載傳感器�，F(xiàn)有業(yè)務(wù)化運(yùn)行星載微波散射計(jì)均采用同極化方式,通過(guò)對(duì)海面同極化后向散射系數(shù)(,)的觀測(cè)來(lái)反演海面風(fēng)矢量,其缺點(diǎn)是在進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)反演時(shí)可能產(chǎn)生風(fēng)向模糊解。全極化微波散射計(jì)在同極化散射計(jì)的基礎(chǔ)上,增加對(duì)海面交叉極化后向散射系數(shù)的測(cè)量,并計(jì)算同極化、交叉極化后向散射系數(shù)的相關(guān)量——相關(guān)散射系數(shù)(,)來(lái)降低模糊解出現(xiàn)的概率,從而較大地提升海面風(fēng)場(chǎng)反演精度。全極化散射計(jì)已成為未來(lái)散射計(jì)的重要發(fā)展方向,全極化微波散射計(jì)仿真則是載荷研制前重要的研究和論證手段。本論文首先分析了現(xiàn)有同極化微波散射計(jì)在風(fēng)場(chǎng)測(cè)量方面的缺陷,探討了星載微波散射計(jì)基本原理及相關(guān)數(shù)學(xué)模型,根據(jù)星載微波散射計(jì)測(cè)量原理,選擇輻射測(cè)量精度作為散射計(jì)系統(tǒng)仿真模型測(cè)量精度的度量,研究了全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)仿真流程。在仿真流程中重點(diǎn)開展了相關(guān)散射系數(shù)的模擬算法研究,并探討了全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)所用的風(fēng)場(chǎng)反演方法。在上述研究工作的基礎(chǔ)上,開展了針對(duì)我國(guó)新一代HY-2全極化散射計(jì)的系統(tǒng)仿真與風(fēng)場(chǎng)反演分析研究。建立了星載全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)仿真模型,即在HY2-SCAT散射計(jì)原有機(jī)制之上,增加對(duì)交叉極化散射系數(shù)的測(cè)量,并利用HY2-SCAT散射計(jì)幾何觀測(cè)參數(shù),在不同的儀器測(cè)量精度、噪聲水平條件下,對(duì)比分析同極化和全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)仿真反演的海面風(fēng)場(chǎng)結(jié)果,評(píng)估全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)反演海面風(fēng)場(chǎng)的能力。仿真結(jié)果表明:全極化微波散射計(jì)相比同極化微波散射計(jì)具有更好的海表面風(fēng)場(chǎng)反演性能,表現(xiàn)在中低風(fēng)速下海面風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量精度得到明顯提升,而測(cè)量精度的提升又主要體現(xiàn)在海面風(fēng)向反演結(jié)果上。相比同極化仿真結(jié)果,全極化風(fēng)向反演結(jié)果能夠提升10°以上,而對(duì)風(fēng)速反演精度的提高并不明顯。
【學(xué)位單位】：國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P715.7
【部分圖文】：

波束同時(shí)對(duì)海面風(fēng)矢量單元進(jìn)行多次觀測(cè)ˊ仍可能現(xiàn)在風(fēng)向上ˇˊ如圖 1.2 所示ˊ刈幅中部風(fēng)矢量單元式的內(nèi)外兩波束分別以不同方位角觀測(cè)ˊ可得到 4 1.2 解曲線可知ˊ由于 HH VV 極化測(cè)量關(guān)于方位角仍有模糊解產(chǎn)生ˊ圖中交叉點(diǎn)即為目標(biāo)函數(shù)局部極對(duì)于筆形波束掃描體制微波散射計(jì)ˊ通常采用內(nèi) 面后向散射系數(shù)ˊ由于波束觀測(cè)幾何限制ˊ還存在域風(fēng)場(chǎng)反演性能下降等問題ˊ需要依靠外部附加風(fēng)除 學(xué)者們通常使用數(shù)值天氣模型來(lái)提供外部的先矢量解 雖然這些技術(shù)被證明可以提升散射計(jì)風(fēng)向夠減少對(duì)外部信息的依賴ˊ并解決由模型函數(shù)引起

圖 1.2 雙波束同極化散射計(jì)風(fēng)矢量解曲線(刈幅中部)[53波散射計(jì)研究現(xiàn)狀人研究表明ˊ全極化微波散射計(jì)能夠?qū)Υ植诤１砻孢M(jìn)行全極之前同極化微波散射計(jì)更加豐富的海面散射信息ˊ可能對(duì)精度有所幫助[23] 全極化微波散射計(jì)不僅同樣能夠測(cè)量傳極化后向散射系數(shù) ˊ ˊ還增加了對(duì)交叉極化后向散射并計(jì)算二者的相關(guān)量 相關(guān)散射系數(shù) , 在風(fēng)射系數(shù) , 可以提供與同極化散射系數(shù)正交互補(bǔ)低風(fēng)場(chǎng)反演過(guò)程中模糊解出現(xiàn)的概率ˊ從而達(dá)到提高散射的目的 前人研究表明ˊ同極化后向散射系數(shù) ˊ 和數(shù) ˊ 對(duì)風(fēng)向相對(duì)方位角呈偶函數(shù)對(duì)稱特性[63]ˊ而同散射系數(shù)的相關(guān)系數(shù) , 則與風(fēng)向相對(duì)方位角呈

圖 1.3 雙波束全極化散射計(jì)風(fēng)矢量解曲線[64]理論上ˊ增加極化散射系數(shù)的測(cè)量ˊ將有助于任何風(fēng)速段上風(fēng)場(chǎng)反演精度高ˊ但是實(shí)際上由于普通散射計(jì)在低風(fēng)速段的風(fēng)場(chǎng)反演誤差較大ˊ因而其精度也有較大的提升空間ˊ而同極化散射計(jì)在高風(fēng)速段已經(jīng)具有較高的風(fēng)演精度ˊ所以即使增加了極化散射系數(shù)的測(cè)量ˊ反演精度的提高也不明顯 截至目前ˊ全極化微波散射計(jì)仍處于研制階段 S.H.Yueh 等人于 1994 年示了反射面對(duì)稱的隨機(jī)表面相關(guān)散射系數(shù)關(guān)于方位向的對(duì)稱特性[32] 在較一段時(shí)間內(nèi)ˊ由于技術(shù)水平的限制ˊ用于海面風(fēng)場(chǎng)測(cè)量的全極化微波散射能取得長(zhǎng)足的發(fā)展ˊ最近幾年ˊ伴隨科技進(jìn)步以及實(shí)驗(yàn)條件的成熟ˊ全極波散射計(jì)重新逐漸為人們所重視 對(duì)正交極化與交叉極化相關(guān)系數(shù)的觀測(cè)回到人們研究興趣中ˊ該參量的測(cè)量能夠增加對(duì)于風(fēng)矢量反演有利的外部信息
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2881760