HY-2衛(wèi)星是我國第一顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星,將于2011年7月份發(fā)射。有效載荷衛(wèi)星高度計(jì)可以測量衛(wèi)星到海面的距離、海面有效波高和海面風(fēng)速,這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析可以得到瞬時(shí)海面高度、海面動力高度、海洋重力場等海洋信息。有效波高是高度計(jì)首先得到的二級數(shù)據(jù)產(chǎn)品,并且在海面高度的獲取過程中需要用到該產(chǎn)品,因此有效波高的準(zhǔn)確獲取具有重要意義。 本文研究了有效波高信息提取方法。首先以Jason-1波形作為示例數(shù)據(jù),研究了有效波高信息提取流程,包括回波類型判斷、波形篩選方法等,然后與Jason-1GDR有效波高進(jìn)行對比以檢驗(yàn)該流程的準(zhǔn)確性。 將該流程應(yīng)用于HY-2校飛數(shù)據(jù),為了與Jason-1 1秒和50毫秒結(jié)果分別進(jìn)行對比,對HY-2校飛數(shù)據(jù)進(jìn)行兩種范圍的處理,并且在波形上進(jìn)行了對比。對結(jié)果進(jìn)行了討論并分析了HY-2校飛有效波高信息提取結(jié)果與Jason-1結(jié)果差別較大的原因。
【學(xué)位單位】：國家海洋局第一海洋研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：P731.22
【部分圖文】：

3Envisat Jason-2圖 1-1 各代測高衛(wèi)星示意圖國自 1986 年開始機(jī)載雷達(dá)高度計(jì)的研制工作。作為“八五”重點(diǎn)攻研究海洋局地動態(tài)過程，同時(shí)為星載海洋雷達(dá)高度計(jì)的研制提供技95 年中國科學(xué)院空間中心與長春地理研究所研制出機(jī)載飛行樣機(jī)。青島飛行試驗(yàn)成功，獲得了海面高度和浪高數(shù)據(jù)[9,10]，但脈沖壓縮比率都較低。目前發(fā)射的星載高度計(jì)只有 2002 年 12 月神舟四號飛船上波遙感器，這是我國第一次進(jìn)入太空的微波遙感器。多模態(tài)微波遙

在高度計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中考慮的一個(gè)主要因素是海表面上的面積，在這個(gè)面積上測量高度計(jì)到平均海表面的距離。為了濾除海表面重力波的影響，這個(gè)足印大小應(yīng)該足夠大。為了解決以斜壓中尺度變化為特征的第一斜壓 Rossby 半徑變形和使波場和風(fēng)導(dǎo)致的海表面粗糙度（如歸一化雷達(dá)散射截面0σ ）在足印上是同性質(zhì)的，足印大小也應(yīng)該足夠小。1-10km 的足印直徑滿足以上所有規(guī)則。足印面積能夠通過脈沖持續(xù)時(shí)間來定義，在這個(gè)面積上高度計(jì)估計(jì)出到星下點(diǎn)平均海平面的距離。迄今為止，已發(fā)射的高度計(jì) Seasat 天線直徑為 d=1.6m，Geosat 天線直徑為 d=2.1m，ERS-1 和 ERS-2 天線直徑為 1.2m，T/P 天線直徑為1.5m。在 T/P 軌道高度 R=1336km 上，1.5m 天線直徑在海表面上對應(yīng)的波束有限足印直徑大約為 25km。因?yàn)榘l(fā)射脈沖以球面波的形式沿著遠(yuǎn)離天線的方向傳播，所以短脈沖前沿到達(dá)海表面最近的點(diǎn)的時(shí)間不依賴于天線的方位角。只要方位角不超過天線的半波束寬度，那么脈沖高度計(jì)的距離測量就對方位角不敏感。

頻率是 Ku 波段 13.9GHz、C 波段 5.3GHz，因此，與粗糙海面相互作用的機(jī)理不是中高頻雷達(dá)波與海面相互作用的一階或二階 Bragg 散射。在小于 15°的入射角范圍內(nèi)，微波信號的波長（cm 級）遠(yuǎn)小于大尺度的海面波（m 級），信號的后向散射分量是近法線方向，其散射機(jī)理可視為“準(zhǔn)鏡面點(diǎn)散射”，即海面是由許多隨機(jī)獨(dú)立的平滑小面組成，高度計(jì)天線接收的信號是由天線法線方向指向的平滑小面后向散射產(chǎn)生的。如圖 2-2，由高度計(jì)天線發(fā)出的線性調(diào)制脈沖(chirp 脈沖)以球面波形式傳播到海面，首先到達(dá)海面的脈沖前沿在海面照明區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)亮點(diǎn)，然后整個(gè)脈沖逐漸與海面相接觸，照亮區(qū)域從一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)大到一個(gè)圓，對應(yīng)的高度計(jì)接收能量從零逐漸增大，形成一個(gè)上升沿。達(dá)到最大照亮圓后隨著時(shí)間的增加，照亮區(qū)域形成圓環(huán)，并且內(nèi)環(huán)和外環(huán)的半徑逐漸擴(kuò)大，同時(shí)圓環(huán)的面積大小不變始終等于最大的圓面積，因此，高度計(jì)接收的回波能量應(yīng)該保持在最大值。但是由于是星下點(diǎn)接收，隨著圓環(huán)半徑逐漸增大時(shí)，回波波形會出現(xiàn)一個(gè)緩慢的下降沿。如圖 2-2 所示�；夭ㄇ�如 2-3 所示。
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本文編號：2846272