一维综合孔径微波辐射计定标技术研究与图像模拟器的研制

摘要

综合孔径微波辐射计是被动微波遥感发展的新方向.综合孔径技术利用了以小口径天线阵列合成大的观测口径的技术,解决了在较低频率时天线物理口径要足够大才能得到期望的空间分辨率的严重缺陷.综合孔径微波辐射计系统的输出可视度函数采样值,经过定标以后才能够对应地物的辐射亮温.真实系统相对于理想系统的误差主要来自于天线阵列的互耦误差和多个接收信道之间的不平衡以及互耦影响.如果使用理想的傅立叶方法反演亮温图像将反映不出系统的不理想因素,而且因为这些误差对于可视度函数值的影响不同,一一剔除是极其困难的.相比之下,离散化反演方法(也称为G矩阵方法)是一种比较好的方法.这种方法通过测量系统的响应函数(G矩阵)完全描述真实系统的响应,再用数值方法求G矩阵的逆矩阵来反演图像.但是,测量G矩阵不是一件很容易的工作,必须旋转仪器扫描远场的点源得到,测试条件要求比较苛刻.该项目针对一维综合孔径微波辐射计系统研发出一种装置--图像模拟器.它的主体是由一组高精度数字式微波IQ矢量调制器和一个噪声源组成的网络.图像模拟器具有模拟任意远场方向的一个辐射点源辐射到综合孔径微波辐射计天线阵列的情况进而进行点目标成像的能力.所以,可以用它来方便可靠地测量综合孔径微波辐射计接收机部分的G矩阵.该文详细介绍了图像模拟器的研制过程,包括关键器件IQ矢量调制器的自动标校系统的实现,最后给出了X波段综合孔径微波辐射计接收机的测试G矩阵.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1概述

1.2被动微波遥感原理

1.3综合孔径辐射计成像原理

1.4国内外研究现状

1.5定标——图像模拟器的提出

1.6本文结构和主要贡献

第二章交轨方向综合孔径微波辐射计

2.1概述

2.2稀疏天线阵列

2.2.1基线设计

2.2.2最短基线的设计

2.3接收信道

2.4复相关器

第三章反演方法分析及定标算法

3.1傅立叶方法

3.2 G矩阵反演方法

3.3定标算法

第四章图像模拟器的研制

4.1概述及天线相位计算

4.2图像模拟器结构

4.2.1图像模拟器——定标工作方式

4.2.2图像模拟器——独立点源目标辐射模拟工作方式

第五章IQ矢量调制器的定标

5.1图像模拟器的关键部件——IQ矢量调制器

5.2自动标定算法

5.3基于GPIB的自动测试系统

5.3.1 GPIB概述

5.3.2连通性方法

5.3.3直接IO和基于驱动的开发方法

5.3.4自动测试系统软件开发平台

第六章实验室测试结果及校飞试验初步验证

6.1实验室测试结果

6.2校飞试验

6.2.1目的和计划

6.2.2数据处理

6.2.3初步测试结果及分析

6.3本章小结

第七章结语

参考文献

附录A图像模拟器地物模拟方式PC机上位机程序状态图

附录B图像模拟器地物模拟方式单片机程序流程图

致谢

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