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天宫二号3D成像微波高度计取得重大成果

2019-07-03

传感器世界 2019年3期
关键词:高度计海平面天宫

随着2月20日新一轮对地观测周期的结束,天宫二号3D成像高度计已在轨运行888天。迄今为止,天宫二号高度计已经获得大量重点海区和典型陆地区域的观测数据。初步研究表明,其对较大湖泊水位高度变化的监测能力强于在轨的雷达高度计。由于对水体高度敏感,天宫二号高度计展现了对海岸带的独特观测能力。

据悉,天宫二号高度计是继美国NASA奋进号航天干涉SAR(SRTM)试验(2000年)、欧空局测冰卫星Cryosat-2(2010年)的SIRAL之后国际上第三个星载双天线干涉雷达,同时也是迄今对地球进行成像观测的电磁波频率最高的雷达,是国际上第一个突破传统星载高度计只能进行星下点沿飞行方向一维线观测、刈幅只有数公里的局限,单侧幅宽达到数十公里、海平面高度相对测量精度达到厘米级、绝对测量精度达到分米级的宽刈幅雷达高度计(如果轨道高度800km以上则能够实现单侧100km以上的观测幅宽)。经测试,所有工程指标和仪器性能指标均达到或超过任务要求,观测刈幅超过了35km,在没有搭载用于大气路径时延校正的微波辐射计的条件下,利用大气数值模型进行路径试验估计,使海平面相对测高精度达到8.2cm,在定轨精度为分米量级的情况下绝对测高精度达到21cm,海面风速测量精度约1.65m/s,波向测量精度优于15°。

天宫二号高度计实现了多方面的技术突破和创新:总体技术方面,在国际上首次试验验证了采用小入射角和短基线干涉测量技术,以及新型高度跟踪技术实现宽刈幅海平面高度厘米级测量精度的工作机理,并在国际上首次获得了三维海面形态观测结果;在高相干雷达系统的设计、仿真、研制技术以及高精度信号处理技术方面,雷达系统的干涉相位测量精度达到0.02°。所研制的高度跟踪器和自动增益控制算法实现了全球海陆观测的自动切换和自适应跟踪与控制;在单项技术方面,在国际上首次星载应用Ku波段超过100W大功率脉冲固态功放;凭借Ku 波段高增益波导缝隙阵天线技术,实现了一体化设计,加工和焊接的单体电尺寸达到国内最大;推动实现了高保相成像算法、高精度定位算法以及高精度干涉基线校正方法等信号处理方法和算法。

天宫二号高度计的幅度图像和三维高程图像与谷歌光学图像融合后的伪彩色图像

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