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大面积水体上空星载微波辐射计的干扰识别

官莉 夏仕昌 张思勃

官莉, 夏仕昌, 张思勃. 大面积水体上空星载微波辐射计的干扰识别. 应用气象学报, 2015, 26(1): 22-31. DOI: 10.11898/1001-7313.20150103..
引用本文: 官莉, 夏仕昌, 张思勃. 大面积水体上空星载微波辐射计的干扰识别. 应用气象学报, 2015, 26(1): 22-31. DOI: 10.11898/1001-7313.20150103.
Guan Li, Xia Shichang, Zhang Sibo. Identifying the interference of spaceborne microwave radiometer over large water area. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(1): 22-31. DOI:  10.11898/1001-7313.20150103.
Citation: Guan Li, Xia Shichang, Zhang Sibo. Identifying the interference of spaceborne microwave radiometer over large water area. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(1): 22-31. DOI:  10.11898/1001-7313.20150103.

大面积水体上空星载微波辐射计的干扰识别

DOI: 10.11898/1001-7313.20150103
资助项目: 

江苏省高校自然科学研究重大项目 13KJA170003

详细信息
    通信作者:

    官莉, email: liguan.nuist@gmail.com

Identifying the Interference of Spaceborne Microwave Radiometer over Large Water Area

  • 摘要: 卫星微波仪器接收的来自地气系统的被动热辐射与主动传感器发射的信号相混合,被称为无线电频率干扰 (RFI),在主动及被动微波遥感探测领域已成为越来越严重的问题。海洋表面反射的静止通讯、电视卫星下发信号是干扰海洋上星载被动微波辐射计观测的主要来源。该文以先进的微波扫描辐射计AMSR-E为例,采用双主成分分析方法对美国陆地上大面积水体、附近洋面和中国海岸线附近的RFI进行识别,研究表明:美国附近洋面区域星载微波辐射计18.7 GHz通道观测主要受静止电视卫星DirecTV的干扰,由于海表反射引起的RFI非常依赖于静止卫星和星载被动仪器的相对几何位置,只有当闪烁角θ(观测视场镜面反射的静止电视卫星信号方向与视场到星载仪器方向之间的夹角) 较小时卫星观测易受到污染。美国海洋区域较强RFI分布在五大湖区域,离内陆越近RFI越强,东西海岸RFI较强,而整个南海岸干扰相对较弱。中国海岸线附近AMSR-E 6.925 GHz通道观测受RFI影响,而18.7 GHz通道观测未受到干扰。
  • 图  1  2011年6月1日、4日、7日和11日AMSR-E降轨18.7 GHz通道水平极化第1主成分系数u1和静止卫星闪烁角θ分布

    Fig. 1  The first PC coefficient u1 and the geostationary satellite gilint angle θ of AMSR-E 18.7 GHz with horizontal polarization of decending node in June 2011

    图  2  洋面反射静止卫星下行发射及闪烁角θ的示意图

    Fig. 2  The sketch map of the reflected geostationary TV satellite downlink signals by ocean surface and the definition of glint angle θ

    图  3  2011年6月1—16日AMSR-E降轨观测平均的闪烁角θ分布

    Fig. 3  The average glint angle θ based on AMSR-E decending observations from 1 June to 16 June in 2011

    图  4  2011年6月1—16日综合AMSR-E降轨18.7 GHz通道水平极化第1主成分系数u1分布

    Fig. 4  The synthesized distribution of first PC coefficient u1 based on AMSR-E 18.7 GHz decending observations with horizontal polarization from 1 June to 16 June in 2011

    图  5  2011年6月1日—7月2日美国海洋区域18.7 GHz通道水平极化月平均RFI强度分布

    Fig. 5  The monthly average RFI intensity at 18.7 GHz horizontal polarization over America ocean from 1 June to 2 July in 2011

    图  6  2011年6月4日 (a) 和7日 (b) AMSR-E升轨18.7 GHz水平极化第1主成分系数u1

    Fig. 6  The first PC coefficient u1 of AMSR-E 18.7 GHz with horizontal polarization of acending node on 4 June (a) and 7 June (b) in 2011

    图  7  AMSR-E识别的中国东部海岸线附近2011年6月8日6.9 GHz (a) 和18.7 GHz (b) 通道水平极化RFI的分布

    Fig. 7  The identified RFI along China east coast of AMSR-E 6.9 GHz (a) and 18.7 GHz (b) horizontal polarization on 8 June 2011

    图  8  2011年6月8日FY-3 MWRI 18.7 GHz通道水平极化亮温 (a) 和RFI (b) 分布

    Fig. 8  The brightness temperature (a) and the RFI (b) of FY-3 MWRI 18.7 GHz horiontal polarization on 8 June 2011

    表  1  AMSR-E通道特性

    Table  1  AMSR-E instrument description

    通道 中心频率/GHz 极化方式 带宽/MHz 空间分辨率 灵敏度/K
    1 6.925 水平 350 74 km×43 km 0.3
    2 6.925 垂直 350 74 km×43 km 0.3
    3 10.65 水平 100 51 km×30 km 0.6
    4 10.65 垂直 100 51 km×30 km 0.6
    5 18.7 水平 200 27 km×16 km 0.6
    6 18.7 垂直 200 27 km×16 km 0.6
    7 23.8 水平 400 31 km×18 km 0.6
    8 23.8 垂直 400 31 km×18 km 0.6
    9 36.5 水平 1000 14 km×8 km 0.6
    10 36.5 垂直 1000 14 km×8 km 0.6
    11 89 水平 3000 6 km×4 km 1.1
    12 89 垂直 3000 6 km×4 km 1.1
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    表  2  主要的静止电视卫星

    Table  2  Major geostationary TV satellite

    卫星名称 经度 覆盖区域 频率/GHz
    DirecTV 10 103°W 美国 18.8~19.3
    DirectV 11 99°W 美国 18.3~18.8
    Hot Bird 13°E 欧洲 10.7~12.75
    Atlantic Bird 7°W 欧洲 10.7~11.7
    Astra 19.2°E 欧洲 10.7~10.95
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    表  3  RFI区闪烁角θ取值的百分比 (单位:%)

    Table  3  The percentage of glint angle θ in different range at RFI area (unit:%)

    日期 0°≤θ < 5° 5°≤θ < 15° θ≥15°
    2011-06-01 28.59 71.41 0
    2011-06-04 38.21 50.81 10.98
    2011-06-07 11.42 78.53 10.05
    2011-06-11 55.27 44.13 0.6
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-02
  • 修回日期:  2014-09-17
  • 刊出日期:  2015-01-31

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