[发明专利]一种基于数据融合的星载分布式综合孔径微波辐射计系统

说明书

一种基于数据融合的星载分布式综合孔径微波辐射计系统，包括数据融合处理子系统和至少N*M个完全相同的综合孔径微波辐射计子系统，N、M分别取决于整个系统的顺轨和交轨方向的空间分辨率与综合孔径微波辐射计子系统的顺轨和交轨方向的空间分辨率的比值；所有的综合孔径微波辐射计子系统均排布在同一轨道高度，且在地面的投影网格存在有规律的排布重叠；每个综合孔径微波辐射计子系统获取地面的亮温图像记为原始亮温图像；数据融合处理子系统根据每个综合孔径微波辐射计子系统的原始网格重叠关系，通过数据融合的方式确定整个系统在地面的投影网格记为细分网格的亮温值，即数据融合后的高分辨率亮温数据，该高分辨率亮温数据在顺轨方向和交轨方向分别提高了N倍、M倍。

技术领域

本发明涉及一种基于数据融合的星载分布式综合孔径微波辐射计系统，属于空间微波遥感技术领域。

背景技术

微波辐射计系统是星载被动微波遥感的重要载荷，其主要可获取全球重要的物理参量，比如土壤湿度、海洋盐度、大气温湿度等。当前，微波辐射计系统主要有实孔径微波辐射计系统、相控阵微波辐射计系统、综合孔径微波辐射计系统等。然而，由于现有体制的微波辐射计系统在获取高空间分辨率的被动微波遥感图像受到较大的限制，因此，进一步提高星载被动微波遥感的空间分辨率一直以来是地球被动微波遥感的重要研究内容之一。

在星载被动微波遥感中，微波辐射计系统的空间分辨率主要取决于系统的天线或天线阵列的物理尺寸，天线物理尺寸越大、空间分辨率越高；同时，微波辐射计系统也必须满足一定的剎宽要求。

在实孔径微波辐射计系统中，由于受到扫描转台和天线物理尺寸的限制，实孔径微波辐射计系统无法获取较高的空间分辨率，比如在观测土壤湿度中，通常采用L波段(波长21cm)进行观测，当星载平台轨道高度约为700km时，土壤湿度应用需求的空间分辨率约小于50km，此时，所需天线尺寸不小于2.92m。从体积和重量上讲，在星载平台下这都是非常困难的。同时，由于星载微波辐射计需要机械扫描实现全景成像。因此，大孔径天线的体积和重量会使机械扫描平台更加笨重和复杂，极大地限制了微波辐射成像的应用。

在相控阵微波辐射计系统中，空间分辨率同样依赖于相控阵天线的物理尺寸(规模)，空间分辨率越高，要求相控阵天线数目越多；同时，由于是通过控制接收单元的相位和幅度实现天线波束的扫描，对于大型相控阵微波辐射计系统而言，需要的移相器校多，信号处理和系统结构亦较为复杂。

在综合孔径微波辐射计系统中，较高的空间分辨率是以系统硬件和信号处理的复杂度为代价的。对于大型综合孔径微波辐射计而言，由于天线单元和通道单元数目过多，系统硬件结构和信号处理将非常复杂，大阵列天线带来的质量增加以及天线形变等制约了综合孔径微波辐射计的规模，进而限制了其进一步提高空间分辨率。

综上所述，现有体制的星载微波辐射计系统由于大阵列天线、笨重的扫描平台或复杂的系统硬件结构和信号处理等因素限制了其进一步提高空间分辨率。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为了进一步提高被动微波遥感的空间分辨率和降低系统制造难度，提出了一种基于数据融合的星载分布式综合孔径微波辐射计系统。

本发明的技术解决方案是：一种基于数据融合的星载分布式综合孔径微波辐射计系统，包括数据融合处理子系统和至少N*M个完全相同的综合孔径微波辐射计子系统，N、M分别取决于整个系统的顺轨和交轨方向的空间分辨率与综合孔径微波辐射计子系统的顺轨和交轨方向的空间分辨率的比值；所有的综合孔径微波辐射计子系统均排布在同一轨道高度，且在地面的投影网格存在有规律的排布重叠；每个综合孔径微波辐射计子系统获取地面的亮温图像记为原始亮温图像；数据融合处理子系统根据每个综合孔径微波辐射计子系统的原始网格重叠关系，通过数据融合的方式确定整个系统在地面的投影网格记为细分网格的亮温值，即数据融合后的高分辨率亮温数据，该高分辨率亮温数据在顺轨方向和交轨方向分别提高了N倍、M倍。