【摘 要】
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2011年7月,我国成功发射第一颗海洋动力环境卫星——HY-2卫星,主载荷为Ku波段(13.58GHz)和C波段(5.25GHz)双频雷达高度计,目前已进入正常业务化运行.为保证高程数据的准确性,一致性和稳定性,提高其对平均海平面及海面风场的测量精度,需对高度计进行高程测量和散射测量在轨定标,获得全系统绝对测量偏差.有源定标器在轨定标为高度计高程测量数据提供唯一定标标准,保证高度计输出数据的准确性
【机 构】
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中国科学院空间微波遥感技术重点实验室中国科学院空间科学与应用研究中心,北京 100190
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2011年7月,我国成功发射第一颗海洋动力环境卫星——HY-2卫星,主载荷为Ku波段(13.58GHz)和C波段(5.25GHz)双频雷达高度计,目前已进入正常业务化运行.为保证高程数据的准确性,一致性和稳定性,提高其对平均海平面及海面风场的测量精度,需对高度计进行高程测量和散射测量在轨定标,获得全系统绝对测量偏差.有源定标器在轨定标为高度计高程测量数据提供唯一定标标准,保证高度计输出数据的准确性及长期运行的稳定性.HY-2高度计在轨定标采用外场测试与回波信号处理相结合的方式.我国目前尚未开发适用于海洋卫星的定标场地,现HY-2高度计定标场选取借鉴国外成功经验,在国内已开发海域中选取广东省上川岛为外场测试点.在高度计波束有限足迹内布设单台或多台定标设备,进行高程定标和后向散射系数定标.布设地点尽量位于地理位置已知处,也可采用差分GPS对布设地点进行24小时单点定位.有源定标器内部固有延时及RCS(Radar Cross-section)采用自定标方法测量,在近场处利用无源标准反射器及精密对准装置对定标器进行标校.进入常规化在轨定标阶段后,每6个月对有源定标器进行一次标校.在轨测试过程中需记录设备布设准确位置与卫星过境时刻,用于数据处理中大气延时校正.回波信号处理采用高度计回波与有源定标器接收数据联合处理方式.在高度计渡越期间,有源定标器记录接收的原始I/Q波形,AGC值,Burst间隔.有源定标器具有Ku和C双频特性,可计算在轨测试期间电离层延时修正量.在高度计回波中读取有源定标器回波位置并结合精密定轨数据,采用"星地校时/斜距差值"算法,计算出高度计时钟绝对偏差,高度计与有源定标器间信号距离和几何距离,从而获得高度计系统测距偏差.根据高度计回波功率,有源定标器接收功率及发射功率可测得后向散射系数.自HY-2高度计业务化运行至今,已进行高程定标二十余次,获得有效数据十余次.目前定标精度≤4厘米,准确度≤4厘米.使用现有体制有源定标器对星载雷达高度计进行在轨定标在国际上实属首例.随着在轨定标研究进一步深入开展,完全有望达到优于1厘米定标精度.测试结果表明,现有体制定标器优越于传统Transponder转发器,可作为HY-2星载雷达高度计业务化运行期间在轨定标基准,其定标技术亦适用于后续多波段多模态星载雷达高度计在轨定标.
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