摘要：利用敦煌中国遥感卫星辐射校正场的星地同步观测试验,实现对我国在轨气象、海洋、陆地资源、环境减灾、测绘地震、高分、军事等系列卫星光学成像载荷太阳反射波段的绝对辐射定标,是目前的重要手段之一。然而,中国遥感卫星辐射校正场传统的地表反射率光谱星地同步测量方法是基于汽车跑场观测,不仅耗费较大的人力物力、容易造成场地破坏,而且获取的测量数据缺乏区域代表性。鉴于此,自2016年起,在敦煌星地同步观测试验中以旋翼无人机低空同步测量为主,跑场测量为辅,完成从航线设计、航高选择、仪器参数配置、采样策略、航空数据处理的全链路摸底测试。多次飞行试验表明,采用多旋翼无人机低空飞行来代替汽车跑场同步测量,不仅提高了地表反射特性测量的空间一致性和代表性,还提高了地表反射率光谱的测量效率,也对宝贵的中国遥感卫星辐射校正场敦煌戈壁场区地表进行了有效保护,极大的节约了人力物力成本。通过传统跑场测量和航飞测量的地表反射率光谱数据对比分析,发现多次测量数据的均值一致性较好,并且航飞测量的数据标准差更小。利用TERRA MODIS的同步观测来对无人机测量数据开展辐射定标评估,结果表明航飞数据的相对偏差均在5%以内,可以代替跑场数据完成定标,精度满足要求。随着无人机性能的进一步优化和提高,在不久的将来必将得到更加广泛和深入的应用,在外场定标试验领域也将发挥更大更重要的作用。

摘要：采用平板型碳纳米管冷阴极作为电子发射体,基于电子发射材料的性能与几何特征,设计了以直流电子枪为结构基础的均匀场离子源,在栅极和阳极间设计聚焦极,阳极与电离区之间增加双层屏蔽栅网形成电场,对离子和电子产生区进行有效分离,确保出射电子束的能量单一且方向一致,并结合具有较高速度分辨率的阻滞势速度分析器,研制了可获取高精度中性风速的星载高层大气风场原位探测仪(SSTNWI)。仿真计算和对实物的测试分析表明,风速测量误差在平均风速100 m/s时仅为10%左右,高于“通信/导航中断预报系统”卫星(C/NOFS)的轨道风传感器,中性风速测不准引起的轨道预报误差可下降到优于1.0%,未来有望应用于火星等行星和地球卫星的大气探测任务。

摘要：星载微波湿度计发射前定标和在轨定标的最大不同是冷源的使用:在轨定标的冷源是宇宙冷空背景温度,通常为2.7 K,而发射前定标的冷源通常控制在80—100 K。这样通过发射前定标得到的非线性系数是否可以用于在轨定标一直是一个非常关心和值得研究的问题。本文通过在FY-3E微波湿度计发射前热真空定标中除了传统需要的冷热、变温定标源之外,另外设计了一个独立的位于180—200 K附近的定标源。利用该验证源,本文提出了三点定标公式,基于冷空不变性并通过外推到冷空亮温的模拟观测计算非线性系数。随后通过比较传统和新型非线性系数推导方法的结果,并将两组系数带入同一组数据中分析两组发射前定标系数用于在轨定标的适用性。结论表明,通过对传统方法和新方法的计算结果比较,发现将两组非线性方法应用于同一数据集的结果存在差异,说明传统方法得到的发射前系数存在误差。并且该方法简化了发射前标定过程,提高了非线性系数用于星上标定的精度。

摘要：以全球降水测量卫星(GPM)Ku PR的实测资料作为代理数据,评估了风云三号G星降水测量雷达(FY-3G PMR)原型算法的精度。在此基础上,对降水率和质量加权平均直径(R-D_(m))初始关系、降水相态以及不均匀波束充塞效应(NUBF)订正因子(param NUBF)进行了降水反演的敏感性分析。首先对调层云和对流云的R-D_(m)初始关系,比较初值调整前后滴谱廓线、雷达反射率因子廓线及降水率廓线的变化;其次设计敏感性试验,分析相态的误判对降水反演精度的影响;最后通过设置不同的param NUBF,评估param NUBF对降水反演的敏感性。结果表明,FY-3G PMR原型算法反演的降水结构及强弱分布和GPM Ku PR具有很好的一致性,反演的相对误差小于10%,相关系数大于0.95。敏感性分析显示雷达反射率因子廓线和降水率廓线的反演对R-D_(m)初始关系不敏感,但滴谱廓线的反演对R-D_(m)初始关系比较敏感。0℃亮带层相态误判尤其是混合相态和固态以及混合相态和液态的误判,影响0℃层附近的空中降水反演,但对地面降水反演影响不大。param NUBF作为高敏感性因子,与真值的差异越大降水率廓线反演的误差越大。开展星载雷达降水反演算法的敏感性分析不仅可以加深对降水反演理论和算法的认识,提高降水反演精度,还可以为FY-3G PMR即将开展的外场试验提供设计思路。

摘要：星载被动太赫兹遥感是目前最具潜力的冰云探测手段,而理解冰云参数如何影响太赫兹辐射传输过程,掌握太赫兹频段冰云辐射散射特性是实现高精度太赫兹冰云定量探测的前提,对冰云探测仪器的设计和冰云参数反演也非常重要。基于离散纵标切线性辐射传输模式DOTLRT模拟计算太赫兹频段冰云辐射亮温及其雅可比矩阵,以气象再分析资料FNL为初值驱动中尺度气象研究与预报模式WRF预报得到冰云参数作为DOTLRT模式的输入。通过与星载微波探测仪ATMS的183 GHz频段观测亮温对比验证了模拟太赫兹冰云亮温具有较好的精度,并且表明太赫兹亮温同时受到冰云中的冰粒子和霰粒子的影响,且具有不同的特性。定量分析了冰云中冰、霰两种粒子的特性参数(等效粒径Dme、路径总量IWP、GWP)和观测几何对冰云太赫兹亮温的影响。在综合了太赫兹亮温的敏感性分析、雅可比矩阵的峰值高度分析和痕量气体吸收的基础上,给出了太赫兹冰云探测器的优化探测频段(183 GHz、243 GHz、325 GHz、448 GHz、664 GHz和874 GHz)和观测角度(53°±5°)。冰云散射和辐射特性表明太赫兹冰云探测需要同时考虑冰粒子和霰粒子。提供了冰、霰两种冰云粒子的辐射散射特性,突破现有研究仅仅计算单一冰粒子的局限,可为中国发展冰云太赫兹探测载荷提供技术支撑。

摘要：卫星微波仪器的辐射率资料,由于兼具卫星观测的全天空优势和微波观测的全天候特性,成为数值天气预报系统同化的日益重要的角色。微波成像仪作为被动微波辐射计的重要一类,其在数值预报中的应用潜力亟待进一步的检验和更充分的挖掘。针对全球水循环变化观测卫星GCOM-W上搭载的第2代先进微波扫描辐射计AMSR2的10个通道,建立了半径200 km的稀疏化方案;研发了包含9项检验的质量控制方案,对于污染低频通道观测的太阳耀光现象和无线电信号干扰等因素进行屏蔽;设计基于经典预报因子的偏差订正方案,对仪器系统偏差进行有效的校正;采用基于变分同化后验估计的观测误差统计,克服了观测误差难以准确估计的问题。通过以上方法,GCOM-W AMSR2共有10个通道辐射率资料在中国自主研发的全球/区域同化预报系统(CMA_GFS,原名为GRAPES_GFS)3.0版的四维变分同化系统(4DVar)中实现了直接同化应用。1个月的批量试验证明,同化GCOM-W AMSR2后,CMA_GFS湿度分析场得到了一定的改进,各量级定量降水中期预报评分有所提高,同时,GCOM-W AMSR2辐射率直接同化对CMA_GFS南半球和赤道地区预报有明显正贡献。研究证实AMSR2能够很好地弥补常规观测资料稀疏区的资料匮乏,发挥水汽敏感特性,改进湿度分析和降水预报的技巧。

摘要：采用国际电信联盟无线电通信组(ITU-R)提供的雨天衰减预算模型,分析了近十年北京气象卫星地面站所在地区年降雨情况对风云四号静止气象卫星Ka频段数据传输链路的影响,计算了数据接收系统受降雨影响带来的衰减值,并结合我国降雨分布情况,以风云四号B星Ka数传系统为研究对象,对北京气象卫星地面站周边远郊区县、河北怀来及内蒙古乌兰察布地区的雨衰情况进行了统计分析。提出了满足我国静止气象卫星Ka频段数据传输系统性能需求的有针对性的分集接收策略,不仅充分证明了分集接收在应对静止气象卫星Ka频段数据传输中克服雨衰的必要性,也为分集站建设选址和气象卫星事业高质量发展、卫星数据资料接收系统的高可用性设计提供了依据。

摘要：在综述国内外几个典型星载微光遥感仪器的基础上,详细介绍了风云三号晨昏轨道黎明星(FY-3E)所搭载的中分辨率光谱成像仪微光型(MERSI-LL)的设计原理和部件组成,MERSI-LL微光通道针对晨昏轨道对地观测辐射信号大动态范围的特点,采用三增益组合的特殊设计,并基于太阳漫透板的工作原理设计了MERSI-LL的星上定标器。介绍了微光通道数据三增益通道选择和归一化融合处理方法和流程,并综述了针对微光通道的星上定标、替代定标、地面人工光源定标和交叉定标等多种定标手段。简要概述了MERSI-LL具备的定量科学产品反演能力,示范了基于MERSI-LL观测数据生成的准恒定对比度(NCC)图像产品,重点描述微光通道的典型夜间灯光产品生成过程,给出其产品示例及其潜在的应用能力。最后在总结黎明星MERSI-LL微光通道数据处理和产品生成经验的基础上,展望了该仪器未来的改进思路和应用前景。

摘要：随着星载微光成像仪器的出现,人类可以探测到夜间低照度条件下的可见光辐射,尤其是进行了高精度辐射定标后,这些微光辐射资料的定量应用成为最近的研究热点。系统总结了夜间星载微光成像仪在大气、海洋和环境领域的应用研究进展,首先,介绍了星载微光成像仪载荷的发展历程。然后,详细总结微光数据在大气、海洋和环境3个地球科学领域典型应用和带来的科学上的新发现。最后,围绕新的科学目标展望了未来星载微光成像仪的设计思路和应用前景。

摘要：集成运行控制系统(Integrated Operation and Control System,IOCS)是极轨气象卫星地面应用系统的重要系统之一,其主要作用之一是规划多卫星地面站接收任务,确保全球资料的完整获取。当卫星地面站某个天线出现异常或不可用时,若仍按原有的任务规划进行数据接收,将直接造成全球资料的不完整,因此需要研究卫星地面站天线状态的预测和相应的任务再规划技术,从而及时发现和处理卫星地面站的天线异常、降低连续多轨数据接收失败风险,最终达到提高极轨气象卫星数据接收成功率的目的。文章设计了基于统计分析的卫星地面站天线状态预测方法,并研究了对后续系统运行改变最小、易实现和结果可复核的任务再规划方法。