[发明专利]一种静止轨道微波辐射计天线发射率在轨标定方法及系统

说明书

本发明公开了一种静止轨道微波辐射计天线发射率在轨标定方法，包括：根据所述微波辐射计天线三个反射面的传输方程计算天线级联反射面传输方程；根据馈电口面两点定标方程和所述天线级联反射面传输方程，获取天线级联链路微波损耗方程；采用天线温控系统，分别将天线三个反射面同时刻温度梯度控制到目标值，采用温控系统获取两组天线反射面温度状态对应的线级联损耗基于天线级联链路微波损耗方程和物理温度对应谱功率密度公式，计算天线三个反射面表面反射率与工作表面温度函数关系参数。实现天线自辐射在轨实时校正，微波辐射计在轨进行全冷空观测，精确获取天线反射率及其随温度变化函数。

技术领域

本发明属于天线在轨技术领域，尤其涉及一种静止轨道微波辐射计天线发射率在轨标定方法、系统、设备和存储介质。

背景技术

大口径微波辐射计是静止轨道微波有效载荷。通过对大气和云进行高频次监测，获取台风、降水、厚云、薄云和晴空状态下区域大气温、湿廓线，为提高天气分析、预报，尤其是临近预报、区域数值天气预报准确率服务；对致灾高影响天气如台风、强对流等的进行高频次立体监测，为气象灾害预警和次生灾害预测提供服务；通过对强降水、洪涝、高温、寒潮的实时动态监测，为生态和环境监测、治理提供信息服务；通过生成各种大气物理参数和定量化产品，为农业、航空、航天、海洋、水利，为国防安全保障，为科学研究提供服务。静止轨道微波辐射计在轨运行时能否获取有价值的探测资料，得到定量化的应用和真正的业务使用，主要取决于微波辐射计能否进行精确定标。目前在轨的微波辐射计主要有两种定标方法，一种是以SSM/I、AMSR、TMI等为代表的馈源口面定标方法，定标路径不包括天线，另一种是以ATMS为代表的天线口面定标方法，对整个载荷来说定标信号和场景信号的传输路径完全相同，有助于提高定标的准确度。

静止轨道微波辐射计天线口径为5m，重要工作频段为54GHz、183GHz、425GHz，天线由三个反射面组成，天线不参与定标路径。静止轨道外热流环境复杂，天线反射面温度波动范围为-130℃～+130℃，同时刻温度梯度大，天线反射率随温度变化大，天线自辐射对系统定标精度影响大。天线反射面无法进行全频段、全温度、高精度地面发射率测试，导致天线自辐射在轨修正基础值差异大，自辐射修正后的残差大，严重影响系统定标精度，无法满足高精度探测要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种静止轨道微波辐射计天线发射率在轨标定方法，实现天线自辐射在轨实时校正，微波辐射计在轨进行全冷空观测，精确获取天线反射率及其随温度变化函数。辐射计天线和冷空反射镜前向辐射方向图观测冷空、天线三个反射面后向方向图观测冷空，采用天线测温系统与天线控温系统，获取天线反射面温度梯度最佳的两组工况。结合馈电口面两点定标方程，获取两组工况下的天线级联损耗，结合反射面工作表面温度测试值，建立天线反射率随工作温度变化线性函数的常数项系数和一次项系数。根据天线反射率与温度的线性函数，即可实时获取反射面-130℃～+130℃内任意工作温度下的反射率，进而对天线自辐射进行修正，提高系统定标精度。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种静止轨道微波辐射计天线发射率在轨标定方法，包括：根据所述微波辐射计天线三个反射面的传输方程计算天线级联反射面传输方程；根据馈电口面两点定标方程和所述天线级联反射面传输方程，获取天线级联链路微波损耗方程；采用天线温控系统，分别将天线三个反射面同时刻温度梯度控制到目标值，采用温控系统获取两组天线反射面温度状态对应的线级联损耗基于天线级联链路微波损耗方程和物理温度对应谱功率密度公式，计算天线三个反射面表面反射率与工作表面温度函数关系参数。