本發(fā)明屬于空間微波遙感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微波輻射計(jì)的數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)：

微波輻射計(jì)是一種被動(dòng)式遙感器，主要應(yīng)用于氣象、農(nóng)林、地質(zhì)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面。海洋占地球表面的百分之七十，是調(diào)節(jié)全球氣候變化的重要因素。隨著與風(fēng)向的方位夾角不同，海面風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下毛細(xì)波表面的電磁輻射具有橢圓極化特性。該橢圓極化波隨著相對(duì)風(fēng)向的方位角的變化有幾K的變化，根據(jù)橢圓極化分量的極化度和極化角可以反演出海面風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速和風(fēng)向。

傳統(tǒng)的微波輻射計(jì)只能測(cè)量目標(biāo)微波輻射的水平極化輻射量溫Th和垂直極化輻射量溫Tv。近年來(lái)，正交極化分量的復(fù)相關(guān)分量T3和T4逐漸引起人們的重視。全極化微波輻射計(jì)可以得到四個(gè)Stokes參數(shù)進(jìn)行海面風(fēng)場(chǎng)測(cè)量，同時(shí)具有功耗低，高風(fēng)速條件下精度高等優(yōu)勢(shì)。全極化輻射計(jì)同時(shí)使用多路相關(guān)技術(shù)完成測(cè)量，在電磁學(xué)上用Stokes極化矢量表示，即：

T3表征線性極化的程度，T4表征了其方向變化的特征，|E_v|²表示垂直極化通道的能量，|E_h|²表示水平極化通道的能量，表示水平極化信號(hào)和垂直極化信號(hào)的復(fù)相關(guān)，Re表示取數(shù)據(jù)的實(shí)部，Im表示取數(shù)據(jù)的虛部，符號(hào)<>表示一定積分時(shí)間的累加。垂直極化和水平極化的能量通常通過(guò)該通道水平分量和垂直分量的自相關(guān)得到，通過(guò)水平極化的水平和垂直分量與垂直極化的水平和垂直分量進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算得到。

目前實(shí)現(xiàn)相關(guān)通常采用數(shù)字相關(guān)的算法。如中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心提出的專利號(hào)為CN201110020107.9的專利所公開(kāi)的一種用于全極化微波輻射計(jì)系統(tǒng)中可配置的數(shù)字相關(guān)器。該相關(guān)器射頻前端通過(guò)混頻放大和正交變換后的信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)輸入至四個(gè)高速ADC輸入端；其中，V通道的I路和Q路信號(hào)分別輸入到第一高速ADC1和第三高速ADC3，H通道的I路信號(hào)和Q路信號(hào)分別輸入到第二高速ADC2和第四高速ADC4；高速ADC將輸入的差分信號(hào)進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，把數(shù)字信號(hào)經(jīng)多路復(fù)用后輸入數(shù)字相關(guān)電路；經(jīng)過(guò)相關(guān)處理后，將一定時(shí)間累加的相關(guān)結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和外部接口電路按要求的順序輸出到計(jì)算機(jī)上。該方法的不足有以下兩點(diǎn)：一是該方法沒(méi)有計(jì)算VI和VQ的相關(guān)值，該值雖然對(duì)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果沒(méi)有影響，但可以用來(lái)判斷通道內(nèi)I路和Q路的正交關(guān)系的滿足性，提高對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的遙測(cè)。二是沒(méi)有充分利用通道間的相互關(guān)系，提高系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種全極化數(shù)字相關(guān)實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)冗余的方式，對(duì)VIVQ和HIHQ信號(hào)進(jìn)行了計(jì)算，提高了對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)的遙測(cè)；把輸入的任意兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，在VI、VQ、HI、HQ任意一路信號(hào)出現(xiàn)異常后，不影響數(shù)據(jù)處理，提高了系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種微波輻射計(jì)全極化數(shù)字相關(guān)實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟：

(1)從天線分別接收V通道和H通道的射頻信號(hào)，將兩路射頻信號(hào)分別下變頻為中頻信號(hào)，然后對(duì)兩個(gè)通道的中頻信號(hào)分別進(jìn)行2功分，并對(duì)功分后的其中一路信號(hào)進(jìn)行正交變換，由此得到VI，VQ，HI，HQ四路信號(hào)；

(2)對(duì)VI，VQ，HI，HQ四路中頻信號(hào)分別進(jìn)行帶通采樣；

(3)對(duì)通道采樣后的數(shù)據(jù)兩兩進(jìn)行數(shù)字相關(guān)運(yùn)算，得到信號(hào)VI²，VQ²，HI²，HQ²，VI*HI，VQ*HQ，HI*VQ，HQ*VI，VI*VQ，HI*HQ，然后在固定時(shí)間內(nèi)把各個(gè)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行累加；

(4)利用累加結(jié)果得到TB的四個(gè)分量：Tv、Th、T3、T4；包括：

當(dāng)所有通道采集數(shù)據(jù)正確時(shí)：

當(dāng)VI通道出現(xiàn)異常時(shí)：

當(dāng)VQ通道出現(xiàn)異常時(shí)：

當(dāng)HI通道出現(xiàn)異常時(shí)：

當(dāng)HQ通道出現(xiàn)異常時(shí)：

所述步驟(4)中所有通道采集數(shù)據(jù)正確的判定方法是條件和同時(shí)滿足。

所述步驟(3)中的固定時(shí)間為10ms。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)在現(xiàn)有的方法中，未對(duì)VIVQ和HIHQ信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，無(wú)法確定I路和Q路的正交狀態(tài)。本發(fā)明方法在增加了這兩個(gè)值的計(jì)算后，提高了對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)的遙測(cè)。

(2)由于本發(fā)明方法中，對(duì)各路信號(hào)之間均進(jìn)行了相關(guān)運(yùn)算，因此在同時(shí)把VI²，VQ²，HI²，HQ²，VI*HI，VQ*HQ，HI*VQ，HQ*VI的結(jié)果計(jì)算并回傳后，在其中VI，VQ，HI，HQ任意一路出現(xiàn)出現(xiàn)故障后，不影響數(shù)據(jù)處理，提高了系統(tǒng)的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法的原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，為本發(fā)明方法的原理圖，主要步驟如下：

1.從天線分別接收垂直極化通道(V通道)和水平極化通道(H通道)的射頻信號(hào)，將射頻信號(hào)下變頻為中頻信號(hào)，然后對(duì)兩個(gè)通道的中頻信號(hào)分別進(jìn)行2功分，并對(duì)功分后的其中一路信號(hào)進(jìn)行正交變換，由此得到垂直通道的同向分量VI，垂直通道的正交分量(把同向分量移向90度)VQ，水平通道的同向分量HI，水平通道的正交分量HQ四路信號(hào)；

2.然后利用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)四路中頻信號(hào)分別進(jìn)行帶通采樣，通道的采樣率需要滿足奈奎斯特采樣定理；

3.對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)兩兩進(jìn)行數(shù)字相關(guān)運(yùn)算，得到信號(hào)VI²，VQ²，HI²，HQ²，VI*HI，VQ*HQ，HI*VQ，HQ*VI，VI*VQ，HI*HQ，然后在10ms內(nèi)把各個(gè)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行累加，并把累加結(jié)果輸出。

利用輸出的相關(guān)累加結(jié)果得到TB的四個(gè)分量：Tv、Th、T3、T4。

當(dāng)所有通道采集數(shù)據(jù)正確時(shí)：

由于功分后兩路信號(hào)的能量相同，正交變換不改變信號(hào)的能量，所以I路的能量和Q路的能量是相同的，所以

VI²＝VQ²，HI²＝HQ²。

因?yàn)镮路和Q路滿足正交關(guān)系，所以VI和HI之間的夾角與VQ和HQ之間的夾角都為θ，所以VI*HI＝VQ*HQ；HI和VQ之間的夾角為90-θ，VI和HQ之間的夾角為90+θ，所以HI*VQ＝-HQ*VI。

所以：

在同時(shí)把VI²，VQ²，HI²，HQ²，VI*HI，VQ*HQ，HI*VQ，HQ*VI的結(jié)果計(jì)算并回傳后，在其中VI，VQ，HI，HQ任意一路出現(xiàn)出現(xiàn)故障后，不影響數(shù)據(jù)處理，提高了系統(tǒng)的可靠性。

當(dāng)VI通道出現(xiàn)異常時(shí)

當(dāng)VQ通道出現(xiàn)異常時(shí)

當(dāng)HI通道出現(xiàn)異常時(shí)

當(dāng)HQ通道出現(xiàn)異常時(shí)

即，當(dāng)任意一個(gè)通道有異常時(shí)，仍然能夠得到正確的TB值。

這里的異常，是指該通道無(wú)輸出，或者是由于器件原因等導(dǎo)致的該路數(shù)據(jù)的偏大或偏小。

這里的正常，是指條件和同時(shí)滿足，也即V、H通道滿足I、Q正交。

本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。