HY-2机载雷达高度计近岸波形重构及验证

【摘要】：随着卫星测高技术的不断发展和成熟,雷达高度计作为有效载荷,被搭载于多颗卫星上。特别是随着TOPEX/POSEIDON、Jason-1/2、ERS-1/2和ENVISAT等一系列高度计卫星的发射,雷达高度计数据被广泛的应用于诸多海洋学研究。但是,卫星雷达高度计的信号在近岸由于受陆地或岛屿的影响,观测数据和数据校正量没有大洋上精确,造成了卫星雷达高度计在近岸海域测量的大部分数据不可用。因此需要对近海岸海域卫星测高数据进行波形重构,以获取准确的有效波高和海面高度,提高观测数据的利用率。 海洋二号卫星(HY-2)是我国自行研制的第一颗海洋动力环境卫星,计划在2011年8月发射,雷达高度计是其主要载荷之一。本文的研究是在“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卫星雷达高度计数据波形重构算法的研究,研究工作将应用于HY-2卫星雷达高度计波形数据的处理。 本文的具体研究内容包括: 1、对国外卫星雷达高度计数据处理流程和数据分级方法进行分析,在此基础上针对HY-2卫星雷达高度计数据的特点,给出了合适的处理步骤和数据的分级方法,本文将HY-2高度计数据分为了0级、1级和2级,并分别给出了1级和2级数据产品的制作流程; 2、研究了OCOG算法、最大似然法和基于阈值的波形重构算法,并在此基础上对HY-2卫星雷达高度计的波形重构算法进行研究。由于HY-2卫星暂未发射,本文采用HY-2机载高度计校飞数据进行波形重构研究。着重研究了波形重构算法中的热噪声去除、波形归一化、上升沿起始点确定、半功率点确定、跟踪补偿量计算等。在上述研究的基础上,利用校飞数据进行了有效波高的反演; 3、将波形重构后得到的雷达高度计观测高度与GPS同步测量高度进行了比对。比对结果显示雷达高度计观测高度与GPS同步测量高度变化趋势一致;经波形重构后得到的有效波高同现场浮标测量的有效波高和Jason-1卫星同步观测的有效波高进行比对,经误差分析得RMS均小于50cm。 本文的研究成果: 比对结果证明,本研究中所使用的波形重构算法得到了比较好的效果,是适合HY-2卫星雷达高度计的波形重构算法。