一種微波輻射計亮溫非線性校正的方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種微波輻射計亮溫非線性校正的方法與系統(tǒng)，包括一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)與一種微波輻射計亮溫非線性校正方法；一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)中各模塊的功能為：地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA開展地面真空定標(biāo)試驗，在地面真空罐中測量微波輻射計觀測熱定標(biāo)源和冷定標(biāo)源的接收機(jī)響應(yīng)值；衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B的功能是微波輻射計發(fā)射入軌后，觀測熱源黑體和深空冷源得到接收機(jī)響應(yīng)；低溫點訂正模塊C的功能是通過兩點定標(biāo)觀察延展后的接收機(jī)計數(shù)值和輻射計在軌直接觀測深空冷源2.73k的計數(shù)值之間的差異，開展低溫訂正；非線性訂正模塊D采用地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA得到的數(shù)據(jù)，列出各通道高次方程，再開展非線性訂正。
【專利說明】
一種微波輻射計亮溫非線性校正的方法與系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種微波輻射計亮溫非線性校正的方法與系統(tǒng)，屬于微波儀器定標(biāo)技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波輻射計是目前唯一能夠同時探測大氣垂直溫濕度闊線的星載微波遙感儀器。 由于它的特定通道對于大氣中的氧氣和水汽具有吸收作用，利用這些物理特性可以探測到 大氣垂直溫濕度闊線。
[0003] 國際上目前比較流行的微波輻射計亮溫非線性校正方法主要是歐洲的AMSU的非 線性系數(shù)U校正方法和美國的ATMS線性定標(biāo)加拉格朗日中值定理的非線性校正方法，這兩 種方法對于微波輻射計在地面真空定標(biāo)試驗中接收機(jī)非線性響應(yīng)特性呈現(xiàn)二次數(shù)學(xué)模型 的形式具有較好的校正效果，但是對于接收機(jī)非線性響應(yīng)特性呈現(xiàn)多次數(shù)學(xué)模型的形式卻 難以校正。
[0004] AIRS PROJECT.ALGORITHM THEORETICAL BASIS DOCUMENT.Level lb,Part 3： Microwave Instruments.JET PROPULSION LABORATORY California Institute of Technology Pasadena，California。此文揭示了歐洲對于微波福射計真空定標(biāo)數(shù)據(jù)采用小 U方法開展非線性訂正的詳細(xì)描述，并取得了良好效果;然而，文中的小U方法只能針對微波 輻射計響應(yīng)呈現(xiàn)二次曲線數(shù)學(xué)模型形式有效，對于微波輻射計響應(yīng)呈現(xiàn)多次曲線數(shù)學(xué)模型 形式無效。
[0005] 因此，在針對非線性特性呈現(xiàn)多次數(shù)學(xué)模型形式進(jìn)行校正的應(yīng)用方面，需要提出 一種針對微波輻射計真空定標(biāo)試驗響應(yīng)數(shù)據(jù)建立高次方程模型的非線性訂正定標(biāo)方法及 系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于有效去除微波輻射計真空定標(biāo)試驗接收機(jī)響應(yīng)呈現(xiàn)多次數(shù)學(xué) 模型形式所帶來的偏差，提出一種微波輻射計亮溫非線性校正的方法與系統(tǒng)。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，一種微波輻射計亮溫非線性校正的方法與系統(tǒng)，包括一種微波 輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)與一種微波輻射計亮溫非線性校正方法；
[0008] 其中，一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)包括地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA、衛(wèi)星在 軌測量黑體和冷空模塊B、低溫點訂正模塊C以及非線性訂正模塊D;
[0009] 其中，地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA中的操作主要包括地面真空罐、變溫源和接收機(jī)；
[0010] -種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)中各模塊的功能如下：
[0011] 地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA用于開展地面真空定標(biāo)試驗，在地面真空罐中的微波輻 射計觀測熱定標(biāo)源和冷定標(biāo)源的接收機(jī)響應(yīng)值，其中，熱定標(biāo)源為熱源黑體293k，冷定標(biāo)源 為低溫源95k;衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B的功能是微波輻射計發(fā)射入軌后，觀測熱源 黑體293k和深空冷源2.73k得到接收機(jī)響應(yīng);低溫點訂正模塊C根據(jù)地面真空定標(biāo)試驗延展 的2.73k深空冷源響應(yīng)與微波輻射計發(fā)射入軌后測量的接收機(jī)響應(yīng)值之間的差異，開展線 性低溫訂正;非線性訂正模塊D的功能是采用地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA得到的數(shù)據(jù)，列出各 通道高次方程，再基于低溫點訂正模塊C中得到的差異，開展非線性訂正；
[0012]其中，k為溫度單位，開爾文；
[0013] -種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)中各模塊的連接關(guān)系是串聯(lián)關(guān)系，即：地面 真空定標(biāo)試驗?zāi)KA連接衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B;衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B 連接低溫點訂正模塊C;低溫點訂正模塊C連接非線性訂正模塊D;
[0014] 一種微波輻射計亮溫非線性校正方法，具體步驟為：
[0015] 步驟一、地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA進(jìn)行地面真空定標(biāo)試驗，在地面真空罐中的微波 輻射計觀測熱定標(biāo)源和冷定標(biāo)源的亮溫源值和相應(yīng)的接收機(jī)響應(yīng)值，具體為：
[0016] 步驟1.1根據(jù)熱定標(biāo)源及冷定標(biāo)源的亮溫源值和接收機(jī)響應(yīng)值，列如下方程，并解 出a和b:
[0017] Tc = a*Vc+b (1)
[0018] TH=a*VH+b (2)
[0019] 其中，a和b是兩點線性定標(biāo)的亮溫曲線系數(shù)，其中，a是兩點線性定標(biāo)的亮溫曲線 斜率，b是兩點線性定標(biāo)的亮溫曲線截距;V H和VC分別代表冷定標(biāo)源和熱定標(biāo)源的接收機(jī)響 應(yīng)值；
[0020] 其中，a通過a = (T『Tc) / ( Vh-Vc )計算，b通過=(Vh*Tc_Vc*Th ) / (V『Vc)計算;Tc是熱 定標(biāo)源的亮溫源值，Th是冷定標(biāo)源的亮溫源值；
[0021] 其中，所述的熱定標(biāo)源TC是熱源黑體，其亮溫源值為293k，所述的冷定標(biāo)源Th是低 溫源，其亮溫源值為95k;
[0022]步驟1.2根據(jù)（1)式和(2)式解出的a和b值，將公式（1)和(2)計算出兩點線性定標(biāo) 的亮溫曲線延展到深空冷源Ts，即：通過公式(3)求出延展后的接收機(jī)響應(yīng)Vs;
[0023] Ts = a*Vs+b (3)
[0024]其中，所述的深空冷源的亮溫源值為2.73k;
[0025] 步驟1.3在地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA的地面真空罐試驗，在變溫源可觀測的溫度范 圍內(nèi)，對接收機(jī)的N個通道進(jìn)行觀測，得到響應(yīng)的接收機(jī)響應(yīng)值即：測量亮溫，再進(jìn)一步通過 高次方程擬合得出的測量亮溫偏差Q;
[0026] 其中，所述的變溫源是在地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA的地面真空罐試驗中，微波輻射 計接收機(jī)觀測的目標(biāo)源，該目標(biāo)源可以變化溫度，即變溫源；
[0027] 所述的變溫源可觀測的溫度范圍為95~320k;
[0028]其中，觀測的接收機(jī)通道數(shù)N的計算過程如下：
[0029] 1)首先，計算變溫源溫度變化范圍，即：Tmax_Tmin;
[0030] 2)其次，再用1)計算的結(jié)果除以測試亮溫間隔，再取向下整數(shù)，計算公式為：
[0032] 其中，所述的亮溫間隔Kf范圍為:5k到15k;Tmax是變溫源可以測試的最高溫度，T min 是變溫源可以測試的最低溫度；w是向下取整操作；
[0033] 其中，所述的測量亮溫偏差Q，其定義為:Q =變溫源亮溫源值-測量亮溫；
[0034] 具體來說，通過高次方程擬合得出所測的測量亮溫偏差Q，具體為：
[0035] Q = dn*Vn+dn-i*Vn_1+. . +do (5)
[0036] 其中，cUc^，.. .do代表高次方程擬合系數(shù)，V代表所測的接收機(jī)響應(yīng)值，具體對應(yīng) 接收機(jī)通道i的測量亮溫Vi，其測量亮溫偏差為Qi，下標(biāo)i取值范圍為1到N，分別對應(yīng)N個接收 機(jī)通道；
[0037] 步驟1.4根據(jù)步驟1.3測得的一定范圍內(nèi)的變溫源的測量亮溫，采用最小二乘法向 低溫段延展至2.73k，對應(yīng)的接收機(jī)響應(yīng)為Vs;
[0038]步驟二、通過衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B，在軌觀測熱源黑體和宇宙冷空的接 收機(jī)響應(yīng)值;再通過兩點線性定標(biāo)，計算在軌實測亮溫曲線參數(shù)，進(jìn)一步計算出接收機(jī)的N 個通道變溫源觀測溫度范圍的在軌測量亮溫偏差；
[0039] 具體為：
[0040] 步驟2.1在衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B中，采用星載微波輻射計分別觀測熱源 黑體及宇宙冷空，分別得到兩者的接收機(jī)響應(yīng)值；
[0041] 其中，所述的熱源黑體與步驟一中的熱源黑體相同，其亮溫源值為293k，所述的 宇宙冷空，其亮溫源值為2.73k;
[0042] 步驟2.2根據(jù)步驟2.1測得的結(jié)果進(jìn)行兩點線性定標(biāo)，計算出在軌實測亮溫曲線參 數(shù)a'和b'；
[0043] 具體為：
[0044] 根據(jù)熱源黑體及宇宙冷空的亮溫源值和接收機(jī)響應(yīng)值，列如下方程，并解出a'和 b，：
[0045] Ts = a，*Vs2+b， (6)
[0046] Tc = a'*Vc2+b' (7)
[0047] 其中，Vc2和Vs2分別代表采用星載微波輻射計測得的熱源黑體及宇宙冷空的接收 機(jī)響應(yīng)值;a'和b'是兩點線性定標(biāo)的在軌實測亮溫曲線系數(shù)，其中，a'是兩點線性定標(biāo)的在 軌實測亮溫曲線斜率，b'是兩點線性定標(biāo)的在軌實測亮溫曲線截距;其中，Tc是熱源黑體的 亮溫源值，293k，Ts是宇宙冷空的亮溫源值，2.73k;
[0048] 其中，a ' 通過a ' = (Tc-Ts) / (Vc2_Vs2)計算，b ' 通過b ' = (Vc2*Ts-Vs2*Tc) / (VC2_VS2) 計算；
[0049] 步驟2.3根據(jù)步驟2.2得出的在軌實測亮溫曲線參數(shù)，計算出接收機(jī)的N個通道變 溫源觀測溫度范圍的測量亮溫偏差，即為線性訂正誤差；
[0050] 具體計算過程為：
[0051 ] 分別將步驟1.3中接收機(jī)的N個通道觀測的變溫源值：h = Tmin，T2 = Tmin+Kf，T3 = Tmin+2Kf，......，TN = Tmax，分別帶入步驟1.1計算的結(jié)果a和b以及步驟2.2的計算結(jié)果a'和b' 帶入如下方程(8)和(9)中，求出對應(yīng)的接收機(jī)響應(yīng)值：
[0052] Ti = a*Vil+b (8)
[0053] Ti = a'*Vi2+b' (9)
[0054] 公式(8)和(9)中Ti、Vil和Vi2的下標(biāo)i取值范圍為1到N，Ti對應(yīng)接收機(jī)通道i觀測的 變溫源值;Vil對應(yīng)接收機(jī)通道i的地面真空定標(biāo)接收機(jī)響應(yīng);Vi2對應(yīng)接收機(jī)通道i觀測的在 軌接收機(jī)響應(yīng)；
[0055] 步驟2.4根據(jù)步驟2.3的計算結(jié)果:各個通道的地面真空定標(biāo)接收機(jī)響應(yīng)減去對應(yīng) 通道的在軌接收機(jī)響應(yīng)，得出線性訂正誤差；
[0056] r^=F；.l-^2 (10)
[0057] 公式（10)中的7^表示接收機(jī)通道i觀測的線性訂正誤差，下標(biāo)i取值范圍為1到N; [0058]步驟三、低溫點訂正模塊C進(jìn)行線性低溫偏差訂正；
[0059] 具體包括：
[0060] 3.1將星載微波輻射計在軌測量的宇宙冷空的接收機(jī)響應(yīng)值Vs2訂正為步驟1.2的 計算結(jié)果Vs;
[0061] 3.2將星載微波輻射計在軌測量的接收機(jī)通道i的測量亮溫減去步驟2.4計算的接 收機(jī)通道i的線性訂正誤差，：；
[0062]步驟四、非線性訂正模塊D中進(jìn)一步對經(jīng)過步驟三線性低溫偏差訂正的在軌測量 的接收機(jī)響應(yīng)值進(jìn)行非線性訂正；
[0063] 具體為：
[0064]將步驟三中3.2的輸出，即經(jīng)過線性訂正的在軌測量N個接收機(jī)通道的測量亮溫分 別加上步驟1.3經(jīng)過高次方程擬合得出的各個接收機(jī)通道的測量亮溫偏差&，得出非線性 訂正后的N個通道的接收機(jī)響應(yīng)值；
[0065]至此，從步驟一到步驟四，完成了一種微波輻射計亮溫非線性校正方法。
[0066] 有益效果
[0067]本發(fā)明一種微波輻射計亮溫非線性校正的方法與系統(tǒng)，與現(xiàn)有校正方法與系統(tǒng)相 比，具有如下有益效果：
[0068] 1.本發(fā)明一種微波輻射計亮溫非線性校正方法的能夠克服非線性特性呈現(xiàn)多次 數(shù)學(xué)模型的形式的校正，取得良好效果；
[0069] 2.本發(fā)明一種微波輻射計亮溫非線性校正方法具有方法定義簡單明確，計算量 小，且收斂速度較快，具有廣闊的通用性和普適性。
【附圖說明】
[0070] 圖1為本發(fā)明一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)與方法的流程圖；
[0071] 圖2為本發(fā)明一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)與方法中的低溫點修正示意 圖；
[0072] 其中，橫坐標(biāo)為變溫源溫度即：變溫源的亮溫源值，縱坐標(biāo)代表測量亮溫；
[0073]圖3為本發(fā)明一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)與方法中真空定標(biāo)非線性訂正 模塊進(jìn)行偏差訂正過程中測量到的偏差特性示意圖；
[0074]其中，系列1到系列13分別對應(yīng)著FY3C型號輻射計的第1到第13個工作頻率。
【具體實施方式】
[0075]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0076]以FY3C型號微波輻射計接收機(jī)實現(xiàn)本發(fā)明一種微波輻射計亮溫非線性校正方法 為例；
[0077] 所述的FY3C輻射計有13個工作頻率，每一個工作頻率都可以進(jìn)行亮溫校正，利用 此型號進(jìn)行亮溫非線性校正，其步驟如下：
[0078] 首先，地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA中進(jìn)行地面真空定標(biāo)試驗，根據(jù)星載黑體和冷空的 測量亮溫，通過兩點線性定標(biāo)確定亮溫曲線的斜率和截距；
[0079]圖2是一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)與方法中的線性低溫修正示意圖； [0080] 其中，變溫源真實亮溫值對應(yīng)的是測量亮溫，經(jīng)過兩點線性定標(biāo)得出；
[0081]其次，再用變溫源測試的最高溫度減去變溫源測試的最低溫度，其結(jié)果再除以測 試亮溫間隔，再取向下整數(shù)，計算公式為說明書主體中的公式(4)所示，即：
[0083]其中，所述的亮溫間隔K f為15 k; T m a x是變溫源測試的最高溫度，本實施例中為 330k，!^"是變溫源可以測試的最低溫度，本實施例中為90k;
[0084] 線性低溫偏差Q的定義為:Q =變溫源亮溫源值-測量亮溫；
[0085]然后在地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA中的地面真空環(huán)境中，微波輻射計觀測變溫源的 溫度從95k到320k變化，每間隔15k記錄一次測得的測量亮溫；
[0086] 95k的冷定標(biāo)源以及290k的熱定標(biāo)源分別為亮溫源值的起始點；
[0087]微波輻射計周期性依次觀測變溫源的溫度從90k開始，15k間隔，溫度依次升高的 測量亮溫；
[0088]再利用三次方程擬合，得到各個測量通道的非線性偏差:TNL(TNL = yi);
[0089] 非線性偏差yi的擬合過程如下：
[0090] yi = C3i X x3+C2i X x2+cii X x+c〇i (11);
[0091] 其中，下標(biāo)i的變化范圍為1到13,分別對應(yīng)著13個工作頻率，即進(jìn)行13次非線性訂 正；
[0092] 圖3是微波輻射計真空定標(biāo)數(shù)據(jù)，縱坐標(biāo)是非線性偏差=測量亮溫-變溫源亮溫 值;微波輻射計真空定標(biāo)數(shù)據(jù)非線性偏差Tnl，橫坐標(biāo)是16個測量亮溫和變溫源亮溫源值，縱 坐標(biāo)是非線性偏差=變溫源真實亮溫值-兩點線性定標(biāo)變溫源亮溫源值，13個系列代表13 個工作頻率，即進(jìn)行了 13次非線性訂正；
[0093] [-4.7513e-07,4.1821e-04，-0.1022,6.1876]
[0094] [5?3553e-07，-1?9884e-04，0?0104，0?4144]
[0095] [1?0252e-06，-6?7964e-04，0?1391，-8?3636]
[0096] [5?2842e-08，4?4948e-05，-0?0239，1?8579]
[0097] [4?5432e-08，2?6263e-04，-0?1074，7?8403]
[0098] [9?0046e-07，-5?4639e-04，0?1036，-5?9763]
[0099] [3?5792e-07，-7?6730e-06，-0?0423，3?9607]
[0100] [8?0792e-07，-4?5181e-04，0?0789，-4?5626]
[0101] [7?5886e-07，-2?9693e-04，0?0204，0?3425]
[0102] [-1?721le-07，1?1644e-04，-0?0200，0?4043]
[0103] [-3?1408e-07，3?7274e-04，-0?1061，6?9605]
[0104] [1?8504e-07，2?0114e-05，-o?0311，2?6942]
[0105] [-1?647le-07，1?9024e-04，-0?0526，3?3427]
[0106] 最后，根據(jù)新的定標(biāo)方程得到真實星載亮溫數(shù)據(jù)，即=TLIN+TNL，TNL = y1;
[0107] 至此，完成了一種微波輻射計亮溫非線性校正方法。
[0108] 綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種微波輻射計亮溫非線性校正的方法與系統(tǒng)，其特征在于： 包括一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)與一種微波輻射計亮溫非線性校正方法； 其中，一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)包括地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA、衛(wèi)星在軌測 量黑體和冷空模塊B、低溫點訂正模塊C以及非線性訂正模塊D; 其中，地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA中的操作主要包括地面真空罐、變溫源和接收機(jī)； 一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)中各模塊的功能如下： 地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA用于開展地面真空定標(biāo)試驗，在地面真空罐中的微波輻射計 觀測熱定標(biāo)源和冷定標(biāo)源的接收機(jī)響應(yīng)值，其中，熱定標(biāo)源為熱源黑體293k，冷定標(biāo)源為低 溫源95k;衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B的功能是微波輻射計發(fā)射入軌后，觀測熱源黑體 293k和深空冷源2.73k得到接收機(jī)響應(yīng)；低溫點訂正模塊C根據(jù)地面真空定標(biāo)試驗延展的 2.73k深空冷源響應(yīng)與微波輻射計發(fā)射入軌后測量的接收機(jī)響應(yīng)值之間的差異，開展線性 低溫訂正;非線性訂正模塊D的功能是采用地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA得到的數(shù)據(jù)，列出各通 道高次方程，再基于低溫點訂正模塊C中得到的差異，開展非線性訂正； 其中，k為溫度單位，開爾文； 一種微波輻射計亮溫非線性校正系統(tǒng)中各模塊的連接關(guān)系是串聯(lián)關(guān)系，即：地面真空 定標(biāo)試驗?zāi)KA連接衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B;衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B連接 低溫點訂正模塊C;低溫點訂正模塊C連接非線性訂正模塊D。2. 如權(quán)利要求1所述的一種微波輻射計亮溫非線性校正的方法與系統(tǒng)，其特征還在于： 所述的一種微波輻射計亮溫非線性校正方法，具體步驟為： 步驟一、地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA進(jìn)行地面真空定標(biāo)試驗，在地面真空罐中的微波輻射 計觀測熱定標(biāo)源和冷定標(biāo)源的亮溫源值和相應(yīng)的接收機(jī)響應(yīng)值； 步驟二、通過衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B，在軌觀測熱源黑體和宇宙冷空的接收機(jī) 響應(yīng)值;再通過兩點線性定標(biāo)，計算在軌實測亮溫曲線參數(shù)，進(jìn)一步計算出接收機(jī)的N個通 道變溫源觀測溫度范圍的在軌測量亮溫偏差； 步驟三、低溫點訂正模塊C進(jìn)行線性低溫偏差訂正； 步驟四、非線性訂正模塊D中進(jìn)一步對經(jīng)過步驟三線性低溫偏差訂正的在軌測量的接 收機(jī)響應(yīng)值進(jìn)行非線性訂正； 至此，從步驟一到步驟四，完成了一種微波輻射計亮溫非線性校正方法。3. 如權(quán)利要求2所述的一種微波輻射計亮溫非線性校正方法，其特征還在于： 步驟一具體為： 步驟1.1根據(jù)熱定標(biāo)源及冷定標(biāo)源的亮溫源值和接收機(jī)響應(yīng)值，列如下方程，并解出a 和b: Tc = a*Vc+b (1) TH = a*VH+b (2) 其中，a和b是兩點線性定標(biāo)的殼溫曲線系數(shù)，其中，a是兩點線性定標(biāo)的殼溫曲線斜率， b是兩點線性定標(biāo)的亮溫曲線截距;VH和VC分別代表冷定標(biāo)源和熱定標(biāo)源的接收機(jī)響應(yīng)值； 其中，a通過a = (Th-Tc)/(Vh-V(；)計算，b 通過=(Vh*IW(；*Th)/(Vh-V(；)計算;Tc 是熱定標(biāo) 源的亮溫源值，Th是冷定標(biāo)源的亮溫源值； 其中，所述的熱定標(biāo)源TC是熱源黑體，其亮溫源值為293k，所述的冷定標(biāo)源Th是低溫源， 其亮溫源值為95k; 步驟1.2根據(jù)（1)式和(2)式解出的a和b值，將公式⑴和(2)計算出兩點線性定標(biāo)的亮 溫曲線延展到深空冷源Ts，即：通過公式(3)求出延展后的接收機(jī)響應(yīng)Vs; Ts = a*Vs+b (3) 其中，所述的深空冷源的亮溫源值為2.73k; 步驟1.3在地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA的地面真空罐試驗，在變溫源可觀測的溫度范圍 內(nèi)，對接收機(jī)的N個通道進(jìn)行觀測，得到響應(yīng)的接收機(jī)響應(yīng)值即：測量亮溫，再進(jìn)一步通過高 次方程擬合得出測量亮溫偏差Q; 其中，所述的變溫源是在地面真空定標(biāo)試驗?zāi)KA的地面真空罐試驗中，微波輻射計接 收機(jī)觀測的目標(biāo)源，該目標(biāo)源可以變化溫度，即變溫源； 所述的變溫源可觀測的溫度范圍為95~320k; 其中，觀測的接收機(jī)通道數(shù)N的計算過程如下： 1) 首先，計算變溫源溫度變化范圍，即:Tmax-Tmin; 2) 其次，再用1)計算的結(jié)果除以測試亮溫間隔，再取向下整數(shù)，計算公式為：其中，所述的亮溫間隔Kf范圍為:5k到15k;Tmax是變溫源可以測試的最高溫度，T min是變 溫源可以測試的最低溫度;Lvl是向下取整操作； 其中，所述的測量亮溫偏差Q，其定義為:Q=變溫源亮溫源值-測量亮溫； 具體來說，通過高次方程擬合得出所測的測量亮溫偏差Q，具體為： Q = dn*Vn+dn-i*Vn_1+. .+d〇 (5) 其中，，…do代表高次方程擬合系數(shù)，V代表所測的接收機(jī)響應(yīng)值，具體對應(yīng)接收 機(jī)通道i的測量亮溫W，其測量亮溫偏差為&，下標(biāo)i取值范圍為1到N，分別對應(yīng)N個接收機(jī)通 道； 步驟1.4根據(jù)步驟1.3測得的一定范圍內(nèi)的變溫源的測量亮溫，采用最小二乘法向低溫 段延展至2.73k，對應(yīng)的接收機(jī)響應(yīng)為Vs。4.如權(quán)利要求2所述的一種微波輻射計亮溫非線性校正方法，其特征還在于： 步驟二具體為： 步驟2.1在衛(wèi)星在軌測量黑體和冷空模塊B中，采用星載微波輻射計分別觀測熱源黑體 及宇宙冷空，分別得到兩者的接收機(jī)響應(yīng)值； 其中，所述的熱源黑體與步驟一中的熱源黑體相同，其亮溫源值為293k，所述的宇宙冷 空，其亮溫源值為2.73k; 步驟2.2根據(jù)步驟2.1測得的結(jié)果進(jìn)行兩點線性定標(biāo)，計算出在軌實測亮溫曲線參數(shù) a ' 和b ' ； 具體為： 根據(jù)熱源黑體及宇宙冷空的亮溫源值和接收機(jī)響應(yīng)值，列如下方程，并解出a'和b'： Ts = a，*Vs2+b， (6) Tc = a，*Vc2+b， (7) 其中，VC2和Vs2分別代表采用星載微波輻射計測得的熱源黑體及宇宙冷空的接收機(jī)響 應(yīng)值;a'和b'是兩點線性定標(biāo)的在軌實測亮溫曲線系數(shù)，其中，a'是兩點線性定標(biāo)的在軌實 測亮溫曲線斜率，b'是兩點線性定標(biāo)的在軌實測亮溫曲線截距;其中，Tc是熱源黑體的亮溫 源值，293k，Ts是宇宙冷空的亮溫源值，2.73k; 其中，a ' 通過a ' = (Tc-Ts) / (Vc2-Vs2)計算，b ' 通過b ' = (Vc2*Ts-Vs2*Tc) / (Vc2-Vs2)計算； 步驟2.3根據(jù)步驟2.2得出的在軌實測亮溫曲線參數(shù)，計算出接收機(jī)的N個通道變溫源 觀測溫度范圍的測量亮溫偏差，即為線性訂正誤差； 具體計算過程為： 分別將步驟1.3中接收機(jī)的N個通道觀測的變溫源值:h = Tmin，T2 = Tmin+Kf，T3 = Tmin+ 2Kf，......，1~=1'111￡?，分別帶入步驟1.1計算的結(jié)果3和13以及步驟2.2的計算結(jié)果3'和13'帶入 如下方程(8)和(9)中，求出對應(yīng)的接收機(jī)響應(yīng)值： Ti = a*Vil+b (8) Ti = a'*Vi2+b' (9) 公式(8)和(9)中Ti、Vi 1和Vi2的下標(biāo)i取值范圍為1到N，Ti對應(yīng)接收機(jī)通道i觀測的變溫 源值;Vil對應(yīng)接收機(jī)通道i的地面真空定標(biāo)接收機(jī)響應(yīng);Vi2對應(yīng)接收機(jī)通道i觀測的在軌接 收機(jī)響應(yīng)； 步驟2.4根據(jù)步驟2.3的計算結(jié)果:各個通道的地面真空定標(biāo)接收機(jī)響應(yīng)減去對應(yīng)通道 的在軌接收機(jī)響應(yīng)，得出線性訂正誤差； TL^-^2 (10) 公式do)中的表示接收機(jī)通道i觀測的線性訂正誤差，下標(biāo)i取值范圍為1到n。5. 如權(quán)利要求2所述的一種微波輻射計亮溫非線性校正方法，其特征還在于： 步驟三具體包括： 3.1將星載微波輻射計在軌測量的宇宙冷空的接收機(jī)響應(yīng)值Vs2訂正為步驟1.2的計算 結(jié)果Vs; 3.2將星載微波輻射計在軌測量的接收機(jī)通道i的測量亮溫減去步驟2.4計算的接收機(jī) 通道i的線性訂正誤差，6. 如權(quán)利要求2所述的一種微波輻射計亮溫非線性校正方法，其特征還在于： 步驟四具體為： 將步驟三中3.2的輸出，即經(jīng)過線性訂正的在軌測量N個接收機(jī)通道的測量亮溫分別加 上步驟1.3經(jīng)過高次方程擬合得出的各個接收機(jī)通道的測量亮溫偏差&，得出非線性訂正 后的N個通道的接收機(jī)響應(yīng)值。
【文檔編號】G01S7/40GK106054147SQ201610311374
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】安大偉
【申請人】國家衛(wèi)星氣象中心