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HY-2卫星高度计有效波高反演算法研究

徐莹  
【摘要】: 在过去的30多年中,海洋观测卫星在数量上和种类上都有了很大的发展。随着卫星测高技术的成熟,卫星雷达高度计作为有效载荷安装在多颗卫星上,特别是TOPEX/POSEIDON、Jason-1、ERS-1/2、ENVISAT等一系列卫星的发射,使卫星卫星测高资料被广泛应用于诸多海洋学研究。 我国的海洋环境动力卫星HY-2(海洋二号)计划在2010年左右发射,高度计是HY-2卫星的主要载荷。本文是在HY-2卫星地面系统建设项目的支撑下,开展对我国自行研制的HY-2卫星高度计数据的有效波高反演算法研究,研究工作将应用于HY-2卫星雷达高度计。文中首先分析了HY-2卫星高度计数据的分级和数据处理流程;其次研究了HY-2卫星高度计有效波高反演算法,得到了适合的反演流程和计算结果;最后,对卫星高度计天线指向角的反演方法进行了研究,得到了天线指向角的分布。主要研究结果如下: 1、分析了国外卫星高度计数据分级和数据处理流程,特别以Jason-1卫星高度计为例,探讨了卫星高度计数制作过程中所需进行的主要处理步骤,在此基础上给出了适合HY-2卫星高度计数据分级方法,将数据分为0级、1级、2级;进一步给出了1B级和2级产品制作流程。 2、对HY-2卫星高度计的有效波高反演方法进行研究,由于HY-2卫星暂未发射,采用SZ-4高度计数据做为模拟数据进行有效波高反演。对于卫星高度计有效波高反演模型进行了详细的讨论,在此基础上着重研究了高度计有效波高反演的六个步骤:波形的1s平均、波形的热噪声去除、波形归一化、半功率点确定、波形拟合和有效波高计算。对反演的关键步骤波形拟合进行了重点研究,采用了迭代加权最小二乘法,对不同区域采用不同的权重系数。实际结果证明,以上方法得到了比较好的拟合效果,是适合HY-2卫星高度计的有效波高反演算法。 3、对卫星高度计天线指向角的反演方法进行了研究。天线指向角的大小可以用来表示卫星高度计指向的稳定程度,能降低天线接收到的回波功率,卫星天线的指向信息可以通过波形的下降沿部分得到。本文采用Hayne模型,利用回波波形后沿拟合的方法对SZ-4高度计天线指向角进行了反演,根据反演结果得到的SZ-4高度计天线指向角都在0.025o以内,大部分集中在0.01o以内变化,在总的计算时间内比较平稳,且天线指向角变化不大,说明SZ-4高度计在计算时间内的飞行过程中指向稳定。


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