《基於虛擬鏡像天線陣列的大氣高分辨微波輻射測量方法》是依託南昌大學，由陳良兵擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於虛擬鏡像天線陣列的大氣高分辨微波輻射測量方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳良兵
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
突發性氣象災害的巨大破壞性使得世界各國都對極端氣候的準確預報提出了非常迫切的需求。該需求重點涉及在地球靜止軌道實現對大氣溫度和濕度的高空間分辨遙感問題。而受限於實孔徑微波輻射計和綜合孔徑微波輻射計各自的技術瓶頸，目前在地球靜止軌道還沒有能夠有效解決空間解析度的測量方法。. 本項目針對地球靜止軌道氣象衛星對大氣溫度和濕度被動微波遙感的高分辨要求，提出虛擬鏡像天線陣列的概念，其核心思想是利用小型陣列和二維鏡像原理形成大孔徑虛擬天線陣列，通過孔徑綜合以低的系統複雜度獲得高的空間解析度。本項目將從測量基本原理、虛擬鏡像陣列排布、高性能圖像反演三個方面對該測量方法進行研究，解決雙天線相關測量輸出與場景亮溫分布之間的關係、相關輸出噪聲特性與系統參數之間的關係、二維虛擬鏡像天線陣列最佳化數學模型等關鍵問題，為地球靜止軌道氣象衛星大氣高分辨微波遙感的研究和套用提供一種新的技術途徑。
結題摘要
突發性氣象災害的巨大破壞性使得世界各國都對極端氣候的準確預報提出了非常迫切的需求。該需求重點涉及在地球靜止軌道實現對大氣溫度和濕度的高空間分辨遙感問題。而受限於實孔徑微波輻射計和綜合孔徑微波輻射計各自的技術瓶頸，目前在地球靜止軌道還沒有能夠有效解決空間解析度的測量方法。本項目針對地球靜止軌道氣象衛星對大氣溫度和濕度被動微波遙感的高分辨要求，提出虛擬鏡像天線陣列的概念，其核心思想是利用小型陣列和二維鏡像原理形成大孔徑虛擬天線陣列，通過孔徑綜合以低的系統複雜度獲得高的空間解析度。本項目從測量基本原理、虛擬鏡像陣列排布、高性能圖像反演三個方面對該測量方法進行了研究，解決了雙天線相關測量輸出與場景亮溫分布之間的關係、相關輸出噪聲特性與系統參數之間的關係、二維虛擬鏡像天線陣列最佳化數學模型等關鍵問題。在測量基本理論方面，新發現了電磁波極化對鏡像綜合孔徑雙關輸出測量的影響，並分析推導了不同極化情況下雙天線相關輸出的理論公式，進一步完善了鏡像綜合孔徑輻射測量的理論基礎；靈敏度的理論分析與仿真研究對認清鏡像綜合孔徑成像性能有較大幫助，天線最佳化方面的工作為天線陣列最佳化指明了最佳化準則和設計方向，仿真系統的建立為理論驗證、算法性能分析提供了良好的平台，同時也為實驗設計與實驗驗證提供了工具。在項目研究過程中，與華中科技大學緊密合作，依託其研發的50-60GHz24通道二維鏡像綜合孔徑系統開展了廣泛而又完整的實驗，通過干涉條紋實驗、單點源實驗、雙點源實驗、液氮及取暖器等展源實驗，對一維/二維鏡像綜合孔徑基本原理、解析度、靈敏度、極化、反演等方面進行了驗證，實驗結果與理論預期、仿真結果比較一致，研究表明基於虛擬鏡像天線陣列的微波輻射測量方法可以以較少的天線數目實現高的空間解析度，該方法為地球靜止軌道氣象衛星大氣高分辨微波遙感的研究和套用提供一種新的技術途徑。
