基本介紹
- 中文名：散射計
- 外文名：Scatterometer
- 別稱：斜視觀測的主動式微波探測裝置
- 釋義：一種非成像衛星雷達感測器
- 作用：提供準確海洋表面風速、風向信息
- 特點：高解析度，高時效性，覆蓋面廣
類型,常見散射計,
類型
散射計總來來看可以分為三種類型：
圖1 三種類型散射計天線觀測幾何圖
圖1 三種類型散射計天線觀測幾何圖（1）第一種類型主要利用棒狀一天線，採用多譜勒分辨技術。這類散射計主要包括NASA的Sea Sat-A衛星散射計(SASS)和NASA的搭載在日本先進地球觀測衛星-1上（ADEOS-1）的散射計（NSCAT）；
（2）第二類主要利用三根長的矩形天線，採用距離解析度技術。這類散射計包括搭載在歐洲遙感不關衛星ERS-1，ERS-2的主動微波裝置（AMI）散射計以及搭載在METOP系列衛星上的ASCAT散射計；
（3）第三類散射計利用旋轉的蝶形天線以不同的入射角產生圓錐掃描的筆形波束並採用距離解析度技術，主要包括搭載在Quick SCAT衛星和ADEOS-2衛星上的Sea Winds散射計和中國HY-2衛星系列上的微波散射計。這幾種類型散射計掃描刈幅如圖1所示。
常見散射計
SASS散射計
1978年美國發射的Seasat-A衛星搭載的SASS散射計是人類歷史上第一個進入太空的散射計。雖然該散射計工作僅工作了4個月，但是SASS散射計的成功試驗不僅為反演海面風矢量場的模型函式的研究提供了極其寶貴的海面雷達後向散射係數數據集，而且其成功反演的海面風矢量已被有效套用於大洋環流的研究和全球數據同化的研究。
圖2 各種散射計天線足跡
圖2 各種散射計天線足跡SASS散射計的天線足跡如圖2(a)。SASS散射計是Ku波段散射計，在其兩側各有兩幅天線，天線的波束指向衛星軌道的夾角分別為45°和135°，天線的方位角相差90°。衛星刈幅為500km。風速測量範圍是4 ~ 26 m/s，風速精度是2m/s，風向測量範圍是0°~ 360°，風向精度為20°。
AMI散射計
先進微波裝置（AMI）散射計搭載於歐洲空間氣象局（EUMETSAT）發射的ERS-1、ERS-2衛星上。AMI散射計的成功使用，為使人類開始具有連續的散射計觀測資料。ERS系列衛星是太陽同步衛星，軌道高度是785km，繞地球一圈用時100min，穿過赤道時間為當地上午時間10:30。AMI是垂直極化C波段散射計，由低解析度測風散射計和高解析度SAR組成。AMI系統具有3種運行模式：散射計模式，低解析度SAR海浪模式和低解析度SAR模式模式。散射計模式和海浪模式的測量數據可以在軌記錄供以後下載。
AMI散射計的天線足跡如圖2(b)。AMI散射計是C波段散射計，使用三根天線，採用V極化方式，三個波束與衛星軌道方向的夾角分別為45°、90°、135°。中間天線的波束寬度為26°×1.4°，前視天線和後視天線的波束寬度為26°×0.9°。前視和後視天線通過調整接收機的中心頻率解決各自的都卜勒頻移問題。為了使地球旋轉對散射計的影響最小，衛星主動繞天底軸旋轉，從而使中間天線的都卜勒頻移為零。AMI 散射計風速測量範圍是4 ~ 24m/s ，風速精度是2m/s ；風向測量範圍是0°~ 360°，風向精度是20°。
NSCAT散射計
NSCAT散射計於1996年8月17日搭載在日本先進地球觀測衛星一號（ADEOS-1）發射成功。ADEOS-1衛星是太陽同步衛星，軌道高度是795km，繞地球一周用時101min，衛星運行速度為6.7m/s。
NSCAT散射計的天線足跡如圖 2(c)。散射計是Ku波段散射計，兩側各有三根相同的雙極化棒狀天線，天線長度約為3m，寬度約為6cm，厚度約為10 ~12cm，每一根天線向海面發射扇形波束，波速的入射角在20°~ 55°，波速寬度為0.4°。右側天線與衛星飛行方向的夾角分別為45°、115°、135°，左側天線與衛星飛行方向的夾角分別45°、65°、135°。中間天線採用VV和HH兩種極化方式，所以每側天線可以進行4次不同的測量。衛星刈幅寬度為600km，每一個刈幅可分為24個矢量單元，每個風矢量單元的空間解析度是25km。NSCAT散射計的風速測量範圍是 3~30m/s，風速精度是2m/s；風向測量範圍為是0°~ 360°，風向精度是20°。
Sea Winds散射計
Sea Winds散射計搭載在Quik SCAT衛星和ADEOS-2衛星上。Quik SCAT衛星和ADEOS-2衛星均屬於太陽同步衛星，衛星軌道高度是803km，繞地球一周用時101min。Quik SCAT衛星穿過赤道的時間為當地上午時間6:00，而ADEOS-2衛星穿過赤道時間為當地上午時間10:30。
Sea Winds散射計的天線足跡如圖 2(e)。Sea Winds散射計是Ku波段散射計，由一根長約1m的旋轉的拋物線天線組成，具有兩個饋元。這兩個饋元分別以兩個不同入射角產生兩個筆形波束。內波波束採用HH極化方式，入射角是47°。外波束採用VV極化方式，入射角為55°。天線每分鐘轉動18圈，地面足印直徑約25km。來自地面足印的回波信號或者被分為許多和距離相關的單元或者作為整體進行分辨。該散射計的刈副寬度為1800km，並且星下點無任何盲區。Sea Winds散射計風速測量範圍是3~30m/s，風速測量精度是2m/s；風向測量範圍是0°~ 360°，風向測量精度是20°。
ASCAT散射計
ASCAT散射計搭載於ESA發射的Met Op-1衛星上，是目前使用於業務化的衛星之一。Met Op-1衛星是太陽同步衛星，軌道高度為800km。ASCAT散射計具有三種模式：測量模式，校正模式和測試模式。當進行外部校正時，ASCAT散射計經過地面轉發器上空，進入校正模式狀態。ASCAT散射計每完成一次軌道循環（大約29天），就會進行一次校正。
ASCAT散射計的天線足跡如圖 2(d)。ASCAT散射計是C波段散射計，兩側各有3根天線，採用VV極化方式，向海洋表面發射6個波束。天線與衛星軌道的夾角分別為45°、90°、135°。ASCAT具有兩個衛星刈幅，位於地面軌跡兩側，衛星刈幅為500km，每個衛星刈幅可以分為42或21個風矢量單元，相對應的解析度為12.5km或25km。ASCAT 的風速測量範圍為 0~50m/s，當風速範圍在0~25m/s時，風速精度小於 2m/s；風向測量範圍為 0°~ 360°，風向精度小於20°。當風速在25~50m/s時，風速和風向的測量精度下降。
HY-2微波散射計
中國國家空間中心（CNSA）的海洋二號（HY-2）衛星由於2011年8月11日發射成功。它搭載了微波高度計、微波散射計、掃描微波輻射計、校正微波輻射計。
HY-2微波散射計的天線足跡如圖 2(f)。HY-2微波散射計是Ku波段散射計，為筆形波束散射計，內波波束採用HH極化方式，外波波束採用VV極化方式，天線每分鐘轉19圈。後向散射係數
測量精度為0.5d B。HY-2微波散射計風速測量範圍是2~24m/s，風速測量精度是2m/s；風向測量範圍是0°~ 360°，風向測量精度是20°。
