科研动态
  • 风云三号D星微波湿度计在轨开机工作正常

    风云三号D星微波湿度计在轨开机工作正常
      2017年11月15日凌晨2时35分,风云三号气象卫星D星在太原卫星发射中心点火升空,成功进入预定轨道,卫星发射取得圆满成功。
      2017年11月25日14时55分,卫星测控中心发送微波湿度计开机指令,在中国气象局国家卫星气象中心接收到了遥测数据和遥感科学数据。经过对数据进行分析判读,仪器各项遥测参数正常,遥感科学数据正常,表明微波湿度计在轨开机运行工作状态正常。
      微波湿度计是“风云三号”卫星的主载荷之一,由中科院国家空间科学中心微波遥感技术院重点实验室承研,用于全天时、全天候地观测全球大气温湿度的垂直分布、水汽含量和降雨量等空间气象资料,其中B星微波湿度计于2010年11月11日开机工作,至今已经在轨运行七周年,同样远超在轨三年考核的寿命要求; C微波湿度计已经在轨运行四周年,达到了在轨四年考核的工作寿命要求。
      从2014年9月起,B星、C星微波湿度计的数据资料已陆续被欧洲中值天气预报中心(ECMWF)采用,并植入欧洲中期天气预报模式,以提高中期数值天气预报能力,标志着我国星载微波大气探测技术已经达到国际先进水平。风云三号卫星微波湿度计在台风、暴雨等灾害性天气现象监测中大显身手,为减少灾害造成的人员生命及财产损失发挥了重要作用。D星微波湿度计在轨开机工作,将与B星、C星微波湿度计组网观测,进一步提高我国气象监测水平以及灾害性天气预报的时效性和准确性。
      本次发射的“风云三号”D星微波湿度计系统配置与C星一致,作为“风云三号”A型、B星的升级换代产品,在150GHz、183GHz的基础上增加了89GHz、118GHz探测频率,探测通道也有5个增加到15个,实现了大气温度和湿度的同步探测,而且通过细分探测通道提高了探测性能。
      目前,项目组正在密切监视仪器在轨工作状态,积极配合用户单位国家卫星气象中心对科学数据进行深入分析,与用户和卫星总体单位一起,进行在轨测试的前期准备工作。
      图一:风云三号D星微波湿度计
      图二:微波湿度计冷空定标输出稳定
      图三:微波湿度计热源定标输出稳定
      图四:微波湿度计通道输出方差与发射前一致
      

    2017-11-28
  • WCOM和MIT卫星工程立项综合论证布置会在京召开

    WCOM和MIT卫星工程立项综合论证布置会在京召开
      11月10日,中国科学院重大科技任务局在北京组织召开了空间科学战略性先导科技专项全球水循环观测卫星计划(WCOM)和磁层-电离层/热层耦合小卫星星座探测计划(MIT)卫星工程立项综合论证布置会。来自航天系统部参谋部、航天系统部航天工程研究所,航天科技集团公司、航天科技集团一院、航天科技集团八院,航天科工集团公司、航天科工集团四院火箭公司,北京大学,中国科学院重大科技任务局、上海分院、微小卫星创新研究院、遥感与数字地球研究所(中科院遥感所)和国家空间科学中心等单位的领导和专家参加了会议。会议由中国科学院重大科技任务局光电空天处处长章骏平主持。
      中科院遥感所WCOM项目团队和北京大学MIT项目团队分别作了科学目标与有效载荷配置方案报告以及初步技术指标和使用要求报告,报告阐述了WCOM和MIT卫星工程的科学背景、科学目标、有效载荷配置以及工程初步方案和任务对六大系统的要求;国家空间科学中心作为工程总体布置了工程立项综合论证工作的初步安排。卫星工程各系统主管部门代表,拟任项目首席科学家、工程总师,卫星工程各系统代表积极发言,均表示将全力支持空间科学卫星工程,紧密配合,按要求完成立项综合论证阶段的各项工作,确保任务顺利立项。
      空间科学先导专项负责人、国家空间科学中心主任吴季结合WCOM和MIT项目科学任务的不同要求,向各系统指出了需要重点开展论证的几个方面,并要求切实做好风险评估工作,为工程立项后续工作铺平道路,打好基础。
      章骏平对各参加单位的重视和积极参与表示了衷心的感谢,并代表中科院机关就卫星工程项目总体管理办公室设立、系统两总人选酝酿和推荐、各系统布置并深入开展相关论证高质量地完成立项综合论证工作等提出了要求。
      本次会议的召开,标志着WCOM和MIT卫星工程正式转入了综合论证与工程立项阶段。
      (供稿:工程中心)
      图一:中科院重任局光电空天处章骏平处长主持会议
      图二:专项负责人吴季讲话
      图三:WCOM项目团队施建成研究员作报告
      图四:MIT项目团队傅绥燕教授作报告
      图五:WCOM/MIT卫星工程立项综合论证布置会现场
      

    2017-11-20
  • 国家重点研发计划“大气海洋环境载荷星上处理及快速反演技术”项目实施方案评审暨项目启动会召开

    国家重点研发计划“大气海洋环境载荷星上处理及快速反演技术”项目实施方案评审暨项目启动会召开
      2017年10月25日,由中国科学院国家空间科学中心董晓龙研究员牵头申请承担的“十三五”国家重点研发计划“地球观测与导航”重点专项“大气海洋环境载荷星上处理及快速反演技术”项目实施方案评审会暨项目启动会在国家空间科学中心举行,标志着项目已经完成立项阶段的全部过程,正式启动实施。科技部主管部门领导、专项总体专家组成员、项目咨询专家、项目团队骨干和参研单位机关主管人员共30余人参加了会议。
      在上午举行的实施方案评审会上,重点专项管理办公室税敏副处长介绍了实施方案编制和评审的要求,对项目实施过程提出期望;项目负责人董晓龙研究员代表项目团队做实施方案报告,与会专家对实施方案进行了评议,提出了修改意见,一致同意按照项目实施方案,推进项目研究工作。
      在下午举行的项目启动会上,重点专项管理办公室徐泓专项主管对项目启动表示祝贺,感谢并希望项目专家组为项目实施过程进行指导、把关,要求项目的五个课题、七家单位的研究团队能形成合力、高质量完成项目目标。空间中心副主任王赤代表项目承研单位对参会专家和项目成员表示衷心感谢,承诺主持单位将承担项目法人责任、做好服务保障工作,为项目的顺利实施提供全力支持。
      项目成立了项目咨询专家组,成员包括专项总体专家李传荣研究员、卢乃锰研究员、江碧涛研究员、徐文研究员、张寅生研究员、王雪教授和特聘专家林龙福研究员、林明森研究员、赵增亮高工、符养高工、张庆君研究员、余宙文研究员和韩威研究员。项目负责人董晓龙研究员为项目顾问专家组成员颁发了聘书。
      国家重点研发计划“大气海洋环境载荷星上处理及快速反演技术”项目由中国科学院国家空间科学中心主持,参加单位包括国家卫星气象中心、中国科学院遥感与数字地球研究所、北京理工大学、国家卫星海洋应用中心、北京航空航天大学和中国科学院上海天文台,研究周期3年。项目设置五个课题,负责人分别为国家卫星气象中心覃丹宇研究员、中国科学院国家空间科学中心董晓龙研究员、中国科学院遥感与数字地球研究所杨晓峰究员、北京理工大学陈亮副教授和国家卫星海洋应用中心张有广研究员。
      (供稿:中国科学院微波遥感技术重点实验室)
      图一:与会专家听取项目负责人介绍项目实施方案
      图二:与会专家对实施方案提出意见和建议
      图三:项目负责人董晓龙研究员颁发项目咨询专家颁发聘书
      图四:重点专项管理办公室徐泓专项主管出席项目启动会、国家空间科学中心王赤副主任代表项目承担单位讲话
      图五:参会人员合影
      

    2017-10-30
  • 空间中心科研人员在干涉成像微波辐射计天线阵设计方面取得重要进展


      干涉成像微波辐射计是被动微波遥感领域中的一种重要探测器,它利用综合孔径干涉测量技术对观测目标的微波辐射进行成像探测。相比传统的真实孔径微波辐射计,干涉成像微波辐射计容易实现更高的空间分辨率,同时还具有大视场快速成像、无需机械扫描、方便折叠展开适合空间运载等优点,因此干涉成像微波辐射计在空间对地观测领域具有重要的应用价值,是目前被动微波遥感领域的一个研究热点。
      天线阵设计是干涉成像微波辐射计系统设计的关键环节,它直接影响到探测器的多项性能指标。目前最常用的天线阵构型是Y形天线阵,例如欧洲空间局(ESA)发射的海表盐度和土壤湿度卫星(SMOS/MIRAS)以及美国航空航天局(NASA)提出的地球静止轨道大气探测卫星计划(GeoSTAR)都采用了Y形天线阵。Y形天线阵虽然在空间分辨率方面具有一定优势,却在温度灵敏度以及抗RFI射频干扰方面存在明显缺陷,这些缺陷在SMOS卫星的实际运行过程中得到了证实,所以SMOS研究团队在综合比较了多种天线阵构型后,提出在下一代SMOS卫星上改用六边形天线阵,提高探测器的抗RFI干扰能力和温度灵敏度。六边形阵是否已是最佳天线阵构型?还有没有更优的选择?这引起了研究人员的很大兴趣。
      圆环满阵是一种常见的天线阵形式,在天线阵波束合成领域应用广泛,但在被动干涉成像领域却罕见应用,主要是由于其无法获得均匀的uv采样网格,因此一直被领域内科研人员所忽视。
      近期,中科院国家空间科学中心微波遥感技术院重点实验室吴季研究员(IEEE Fellow)率领其科研团队对干涉成像微波辐射计天线阵的分析方法进行深入研究,在已有理论基础上凝练出了采样灵敏度因子和不确定性因子,同时对综合阵因子的波束效率进行了重新定义,使其更贴近实际物理意义。这三个新定义的参数因子可以作为描述和比较天线阵性能的有效工具。随后他们利用这些参数,并结合自主提出的基于伪极网格的成像处理算法对圆环满阵进行了深入分析,并与六边形阵进行了对比。对比结果表明:具有相同单元天线数量和观测视场时,圆环满阵比六边形阵空间分辨率降低约9%,但温度灵敏度提高约23%,同时旁瓣电平降低约1.76dB至15dB,且方位向分布更加均匀。因此圆环满阵在温度灵敏度和RFI抑制方面表现更为出色。
      该项研究成果有助于促进圆环满阵在干涉成像微波辐射计领域的应用,所提出的分析方法对天线阵的选型和设计具有重要参考价值,该成果近期发表在遥感领域权威学术期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing上。
      文章及链接:
      J. Wu, C. Zhang, H. Liu and J. Yan,“Performance Analysis of Circular Antenna Array for Microwave Interferometric Radiometers”, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol.55, No.6, 2017, DOI:10.1109/TGRS.2017.2667042.
      http://ieeexplore.ieee.org/document/7869313/ 
      图1:Y形阵、六边形阵和圆环阵及其在uv域的采样覆盖
      图2:三种天线阵的空间分辨率和温度灵敏度随天线单元数目的变化曲线
      图3:存在RFI干扰时三种天线阵的成像仿真结果(左:Y形阵,中:六边形阵,右:圆环阵)
      

    2017-04-05
  • 国家实验室重大培育项目“超大规模干涉式被动微波成像关键技术研究”立项

    国家实验室重大培育项目“超大规模干涉式被动微波成像关键技术研究”立项
      近日,由空间科学规划论证中心牵头组织申报的“超大规模干涉式被动微波成像关键技术研究”课题在北京市科委正式立项,目标是支撑“十三五”全球水循环观测卫星(WCOM)等科学卫星的工程研制,并推动高分辨率干涉式被动微波成像技术在应用卫星、反恐安检成像等其他领域的应用。本课题由院微波遥感技术重点实验室刘浩研究员牵头负责,是北京市科委和国家空间科学中心落实中国科学院与北京市人民政府共同筹建空间科学与前沿技术国家实验室的重要举措之一。
      干涉式被动微波成像技术是地球科学及天文领域最重要的观测手段之一。当前,在全球变化背景下,温室气体排放造成的全球变暖正在改变水循环系统的时空分布特征及变化过程,同时也造成极端水文及天气事件频发。为实现对上述变化及响应过程的准确刻画,大幅提升被动微波观测空间分辨率的需求日益增强。超大规模干涉式被动微波成像技术是将现有被动微波遥感空间分辨率提升一个量级的最有可能的技术手段。
      

    2016-12-18
  • “全球水循环观测卫星”背景型号研究课题正式启动

    “全球水循环观测卫星”背景型号研究课题正式启动
      近日,由中科院遥感与数字地球研究所牵头,联合中科院国家空间科学中心共同提出的中科院空间科学先导专项“空间科学背景型号项目”(第二批)“全球水循环观测卫星”(Water Cycle Observation Mission, WCOM)背景型号研究课题顺利通过科学目标与载荷配置深化论证评审、课题开题评审、子课题实施方案评审、经费概算评审和任务书审核,正式进入研究阶段。
      WCOM卫星计划由中科院遥感地球所遥感科学国家重点实验室主任施建成研究员提出,并担任首席科学家和背景型号研究课题负责人;空间中心微波遥感技术院重点实验室副主任董晓龙研究员担任技术负责人和背景型号研究课题共同负责人,负责有效载荷关键技术攻关与卫星平台系统方案设计。
      WCOM项目将针对全球水循环研究其卫星观测需求和当前卫星观测能力存在的问题,设计提出国际上首个对全球水循环关键要素进行时空一致的系统综合观测的卫星计划。该卫星计划将在全球水循环关键要素时空分布与变化规律和水循环对全球变化的响应与反馈等重大科学问题研究方面实现突破。
      图一:首席科学家施建成研究员作研究报告
      图二:技术负责人董晓龙研究员回答专家质疑
      图三:WCOM卫星计划深化论证评审会议现场
      

    2014-01-06
  • “十一五”863计划重点项目“地球同步轨道毫米波大气温度探测仪”顺利通过验收

    “十一五”863计划重点项目“地球同步轨道毫米波大气温度探测仪”顺利通过验收
      10月12日,科技部863计划地球观测与导航技术领域办公室在北京组织召开了“十一五”重点项目“地球同步轨道毫米波大气温度探测仪”项目验收会。会议由科技部高新司问斌副处长主持,国家遥感中心总工程师李加洪、国家空间科学中心主任吴季、中科院高技术局光电空间处等单位的领导和专家出席了本次会议。
      与会专家组听取了项目研究总结报告,对技术报告等相关资料进行了审查,现场参观了地球同步轨道毫米波大气温度探测仪星载全尺度原理样机的成像试验演示,并针对地球同步轨道毫米波大气温度探测仪星载全尺度原理样机和183GHz两单元干涉仪样机、项目成果、发明专利、论文和财务执行情况给出了验收结论。
      验收专家组对该项目取得的成果给予了充分肯定,一致认为,该课题的研制完成使我国在静止轨道微波探测技术位居世界先进行列,同时,该项目专项经费使用合理、自筹经费足额到位,同意该项目通过验收。
      吴季主任对国家863计划地球观测与导航技术领域办公室长期以来的关心和大力支持表示感谢,表示国家空间科学中心将继续努力,认真听取建议,全力以赴投入到下一阶段工作中,为气象静止轨道微波探测卫星的立项提供更强大的技术支持,为我国微波遥感事业的发展作出更大贡献。
      李加洪总工程师对此项目的创新性和完成情况进行了充分肯定,希望空间中心继续发挥锲而不舍的精神,做好后续各项工作,为我国的微波遥感技术发展再立新功。
      (供稿:科学技术研究与发展处)
      

    2012-10-17
  • “太阳极轨射电成像望远镜计划”背景型号课题通过开题评审

    “太阳极轨射电成像望远镜计划”背景型号课题通过开题评审
      7月6日,国家空间科学中心空间科学规划论证中心在京组织召开了中国科学院空间科学先导专项“空间科学背景型号项目”(第一批)“太阳极轨射电成像望远镜计划(SPORT)”背景型号课题开题评审会。国家空间科学中心主任吴季出席会议,相关主管部门派员参加。来自航天科技集团公司五院,美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL,NASA),北京大学、北京理工大学、南京大学,中国科学院国家天文台、电子学研究所、西安光学精密机械研究所、中国科学技术大学、国家空间科学中心等单位的专家和代表参加了会议。会议由中心副主任、空间科学规划论证中心主任王赤主持。
      与会专家听取了课题组所作的开题报告,并针对课题的科学目标、探测器总体方案设计、有效载荷配置与技术指标、关键技术的验证途径等方面进行了质疑与讨论。经过讨论,评审组认为,该课题科学目标基本清晰,有效载荷配置方案和对卫星平台的技术需求合理,课题研究内容明确,具备了开题条件,一致同意通过开题评审。
      “空间科学背景型号项目”是中国科学院空间科学战略性先导科技专项的七个项目之一。“太阳极轨射电成像望远镜计划”(SPORT)于去年第一批入选“空间科学背景型号项目”。SPORT将首次在太阳极轨上,以遥感成像及就位探测相结合的方式,对太阳高纬地区的太阳活动及行星际空间的环境变化进行连续的观测,对太阳和空间物理研究及空间天气预报具有重要意义。
      (供稿:综合论证处)
      

    2012-07-11
  • 【科技日报】神舟四号“多模态微波遥感器”成功发射十年回顾——记中科院微波遥感技术重点实验室/国家863计划微波遥感技术实验室

    【科技日报】神舟四号“多模态微波遥感器”成功发射十年回顾——记中科院微波遥感技术重点实验室/国家863计划微波遥感技术实验室
      来源:《科技日报》臧雪莲 苏丹 韩红叶 (2012年3月6日 第14版)
      2012年我们将迎来神舟四号“多模态微波遥感器”成功发射运行并开拓中国航天微波遥感十周年。在这10年中我国微波遥感取得了令人瞩目的发展,跻身国际先进行列。在我国微波遥感的发展中,中科院微波遥感技术重点实验室/国家863计划微波遥感技术实验室(简称微波遥感实验室)起到了引领作用。
      我国微波遥感发展简要回顾
      我国微波遥感发展起步于20世纪70年代。近40年来,中国微波遥感技术,特别是航天微波遥感技术得到快速发展,已成为对地观测和空间探测的重要手段。微波遥感技术及其应用已形成较完整的技术和理论体系,成为一个重要的科学技术领域。微波遥感的需求越来越广泛,它带动了一系列前沿科技领域的发展,产生了重大的社会、经济效益。
      从20世纪70年代开始,经过概念研究、地基设备研制与机载设备研制与试验,中国在2002年成功发射神舟四号多模态微波遥感系统并获得有效的在轨运行探测数据,实现了中国航天微波遥感零的突破。2006年中国遥感卫星一号成功发射和运行,随后,中国相继发射了探月卫星、风云三号、海洋二号等多种载有微波遥感器的轨道飞行器,中国已实现了包括各种主、被动探测手段的星载微波遥感全模态航天飞行,中国的微波遥感已跻身国际先进行列,在一些应用领域突显出不可替代的作用。
      从1973年开始,在姜景山院士的带领下,中科院微波遥感实验室从事微波遥感技术研究,曾参加制定我国第一个微波遥感发展规划,是我国最早开展微波遥感研究的单位之一。从20世纪80年代中期开始,实验室先后承担了国家重点科技攻关、国家863计划、载人航天计划、探月计划,气象卫星、海洋卫星等应用卫星及国家重大科研和型号任务的微波遥感技术研究和微波遥感有效载荷的研制工作,在微波遥感技术领域填补了多项空白,获得多项全国乃至国际首创的研究成果。其成果达到国际先进水平,部分成果达到国际领先水平。实验室现已具备研制所有类型微波遥感器的能力和经验,并在雷达高度计、微波散射计和微波辐射计的研究方面在国内具有明显优势。实验室具备设计和研制陆基、机载和星载各种平台微波遥感器的技术能力,频率覆盖了从米波到毫米波、亚毫米波段。微波遥感技术实验室已经成为我国微波遥感新机理、新技术、新方法研究和新型微波遥感器系统研发的主要创新基地,是我国微波遥感有效载荷设计、制造的重要基地之一,在国际微波遥感界具有一定影响。实验室在微波遥感探测机理研究和微波遥感器研制方面在国内处于领先地位,是我国目前微波遥感技术领域学科方向明确、研究水平高、研究队伍强、承担国家研究任务多的研究机构之一。
      “多模态”乘“神舟四号”遨游太空,为中国航天微波遥感打下坚实基础
      经过多年863计划的预研,1992年,姜景山院士等专家提出,在神舟四号飞船上装载多模态微波遥感器进行空间探测试验,并得到立项。多模态微波遥感器是一部对地观测微波遥感综合系统,系统包括高度模态、散射模态和辐射模态三种微波遥感工作模态,并经过集中统一控制有机组合成多种复合工作模式,为未来空间微波遥感技术进行前期工作。主要应用目标是海洋、大气兼顾陆地。
      多模态微波遥感器采用了多项当时在国内外领先的技术:散射模态采用的笔形波束圆锥扫描测量体制是姜景山院士与美国同行合作率先提出的新的测量机理;辐射模态采用的四频段共馈波纹喇叭偏置抛物面天线是国内领先的技术;高度模态基于中频仿真模型的中频信号模拟器,获得国家发明专利。在跟踪器的研制中采用的准最大似然跟踪算法是国际上高度计中先进的算法。
      微波遥感技术实验室,经过近10年的努力,多模态微波遥感器按计划于2002年12月30日由“神舟四号”飞船成功送入轨道。三个模态都获取了有效数据并由海洋局相关所和空间中心进行反演,使我国首次在卫星平台上得到了卫星到海平面高度、海洋有效波高、海面风速以及温度等信息;验证了三个模态的技术体制及多模态运行功能和辐射计、高度计、散射计各自的功能;验证了双抛物面天线扫描型风场测量机理及技术;验证了四频道共馈天线技术。
      多模态微波遥感器是我国首次进入太空的微波遥感器,它在轨实验的成功,结束了我国没有航天微波遥感的历史,大大提升了我国对地观测的能力,使我国微波遥感跻身世界的先进行列,为我国气象卫星、海洋卫星及其他微波遥感卫星的研制打下了坚实的基础。
      10年来,在姜景山院士的指导下,微波遥感技术实验室在微波遥感科技研究和空间微波遥感器研制方面取得了一系列重大进展,为我国航天微波遥感作出了重要贡献。
      微波遥感使气象探测如虎添翼
      风云三号卫星是一颗极轨气象卫星。微波湿度计是风云三号卫星中一个非常重要的有效载荷,工作在短毫米波段,可以全天时、全天候地探测全球大气湿度的垂直分布、水汽含量和降雨量等空间气象资料,在大气探测中具有重要作用。
      风云三号卫星01批微波湿度计包含两个探测频率、5个探测通道,其中频率为150GHz、183GHz,探测通道包括150GHz-V(垂直极化)、150GHz-H(水平极化),183±1GHz、183±3 GHz、183±7GHz。其中183GHz辐射计是目前国内在轨运行频率最高的微波遥感器,也达到国际上气象观测频率最高的微波遥感器。
      风云三号卫星01批A/B星分别于2008年5月和2010年11月成功发射,在轨运行获得圆满成功,提供全球、全天候大气湿度廓线,水汽含量和降雨量等空间气象资料,获取全球与台风暴雨等强对流天气现象密切相关的云雨大气参数,为数值天气预报业务和灾害性天气预警预报提供支撑。特别是在2008年,“海鸥”“凤凰”和“森拉克”等台风侵袭的过程中发挥了重大监测作用,为研究和预测及提高数值预报天气的准确性,降低国民生命和经济财产损失提供了有利依据,也为2008年北京奥运会的成功召开提供了有力的气象服务保障。
      微波湿度计实现了我国短毫米波辐射计频率的爬升,使我国气象卫星大气湿度探测与国际水平接轨。风云三号卫星01批微波湿度计在轨运行的结果表明,设备性能指标达到或部分超过国际同类设备,尤其是02星微波湿度计性能指标优于在轨运行的国际同类设备。在此之前,我国气象预报所用的大气湿度探测数据,主要依靠国外气象卫星的探测数据,微波湿度计填补了国内星载大气微波探测的空白,是风云三号卫星的最大亮点,提高了我国在国际气象组织中的话语权。
      在01批微波湿度计研制成功的基础上,中国气象局对其提出了更高的探测功能和性能需求,而且提出了细分探测通道的需求,设计使用寿命也由3年提高至5年。
      风云三号卫星02批微波湿度计将由原来的两个探测频率、5个探测通道,扩展为4个探测频率、15个探测通道,探测能力也由原来的单一湿度探测扩展为温湿度同步探测,从而成为一台全新的微波温湿度探测器,也将是国际上首次实现由一台微波遥感器同时实现温度和湿度探测功能。
      微波遥感助力海洋动力卫星
      2011年8月16日,中国第一颗以微波遥感为主要探测手段的海洋动力环境监测卫星“海洋二号”卫星发射升空。该卫星以“神舟四号”多模态微波遥感器体制及机理为依据,充分继承和发展“多模态”的成果,集主、被动微波遥感器于一体,装载雷达高度计、微波散射计、扫描微波辐射计和校正微波辐射计4个微波载荷,联合起来监测和调查海洋动力环境。
      海洋二号卫星是一颗海洋动力环境卫星,主要用于海面风场、海面高度、有效波高和海面温度等海洋动力环境要素的监测。海洋二号的应用载荷有:雷达高度计、微波散射计、微波辐射计和校正辐射计。微波遥感技术实验室负责研制雷达高度计、校正辐射计全系统以及微波散射计的部分设备。它的应用载荷是在多模态微波遥感器的基础上发展来的。微波散射计仍然采用笔形波束圆锥扫描测量体制,微波辐射计和校正辐射计采用全功率微波辐射计体制。
      雷达高度计在多模态单频(Ku波段)高度计的基础上,采用双频(C波段和Ku波段)工作体制矫正电离层误差;海洋二号雷达高度计还首次采用具有自主知识产权的新型海陆兼容跟踪器,实现海洋和陆地目标的连续观测;采用的铁氧体微波开关、固态功率放大器、小型化微波组件、DDS信号产生器、高速数字电路及软件等均为自行研制并首次上天使用,这些单项技术的成功也使得这些技术进入国际先进行列;同时采用的抗单粒子、抗辐照等可靠性设计措施获得了成功的验证。雷达高度计在20米有效波高下仪器测高精度为4厘米,在4米有效波高下的仪器测高精度达2厘米,已达到国际先进水平。雷达高度计测量数据的进一步反演结果,可以应用于海洋地球物理学、海洋动力学、海洋气候与环境监测、海冰监测等方面的研究。校正辐射计的在轨灵敏度优于0.2K,达到国际先进水平。校正辐射计对大气水汽和降水的反演结果满足用户要求。
      海洋二号雷达高度计和校正辐射计的成功,标志着我国雷达高度计已具备了在轨业务运行的能力;带动了相关单机技术和可靠性技术的发展,并为其他相关微波载荷的研制提供了成功的经验,在此技术上,也为下一代精度更高的合成孔径雷达高度计奠定了基础。
      中法海洋卫星是由中国和法国联合研制的一颗用于海洋动力环境观测的小卫星。卫星共有两个海洋遥感有效载荷,一个是法国航天中心提供的用于海洋波浪谱测量的散射计,另一个是中国提供的用于海面风场测量的散射计。它通过获取全球海浪谱、有效波高、海面风场等海洋动力参数,更好地了解、认识和掌握海洋动力过程及变化规律;可为海洋预报提供海浪谱、海面风场等多参量的初始场信息,改进海况预报及同化模型,提高对巨浪、热带风暴、风暴潮等灾害性海况预报的精度与时效;并实现海浪、海面风场两种重要的海洋参数的大面积同步监测,为海洋科学研究、全球气候变化提供实测数据和积累长时间序列历史数据。
      中科院微波遥感技术实验室负责研制用于海面风场测量的散射计。该散射计在国际上首次采用扇形波束扫描体制的微波散射计系统方案。与传统的笔形波束扫描的散射计方案相比,具有很多优点。它可以实现较宽的刈幅和固定的脉冲传播时间,以较低的扫描速度减小对平台的扰动,通过增加测量样本提高测量精度;通过扫描速度的设计,实现每个分辨像元多个方位入射角的测量,获得更好的风向反演精度;采用垂直和水平双极化观测,改善风场反演、特别是观测条带中央区域和边缘区域的风场反演精度。扇形波束扫描体制散射计方案的提出,得到中法两国科学家的肯定,是海面风场卫星遥感技术的一个重大突破,受到了国际海洋遥感界的重视。中法海洋卫星将于未来几年内发射,微波散射计作为中国研制的唯一遥感设备,将第一次与航天发达国家的遥感设备同星竞技,体现中国人在微波遥感技术领域的实力。
      “微波探月”开启微波遥感深空探测新的征程
      在中国绕月探测工程中,微波遥感实验室在国际上首次提出用微波探测技术从月球轨道上对月面进行探测的方法并已实现,姜景山院士任该项目的首席科学家。据该系统探测,我国在国际上首次获取了全月微波亮温分布数据,构建了“微波月亮”,展示人类观测月球的一个全新视角。它的提出为月球科学研究、宇宙科学研究、月球资源研究及应用、未来月球基地的建立等带来了全新的数据资源,对月球科学、行星际科学及应用方面都具有重要的意义。
      在嫦娥一号卫星微波探测仪绕月之前,国际上还没有从月球轨道对全月球进行微波探测的活动。微波可以进行次表层探测、厚度探测等研究,所获数据即月球的微波亮温数据,其经过反演,可以用来获得月壤的厚度信息、月球撞击坑及若干元素的分布状态,评估月球的氦三资源量,为国际上几个选定的着月地区、特别是中国选定的预着月候选区状况提供评价依据,对两极及永久暗区亮温异常的分析可推测水或冰存在的可能性等。嫦娥一号微波探测仪是国际上第一个月球轨道上运行的微波探测仪,是嫦娥一号有别于国际上其他探月卫星的特色之一。嫦娥一号在轨运行一年多获得大量的月球表面亮温数据,姜景山院士领导的科学小组根据这些数据创建了“微波月亮”,发表了一系列具有里程碑意义的创新成果,受到国际同行们的关注和肯定,多次应邀在国际会议上作报告,其成果《中国微波探月研究》一书已出版。
      不断开拓创新,推动我国微波遥感迈上更高台阶
      近年来, 微波遥感技术实验室开展了一系列创新性研究工作。
      实验室自1996年开始进行综合孔径辐射计的研制工作,是国内当时在该领域唯一的研究组,国际上少数几个研究组之一。实验室研制出我国第一台综合孔径辐射计,并在该技术领域一直处于国内领先水平,部分研究与国际前沿保持同步。在“九五”和“十五”期间,成功研制了两台C波段及X波段综合孔径微波辐射计系统,基本掌握了干涉式综合孔径微波成像技术的相关关键技术,其中X波段系统是当时世界上空间分辨率最高的综合孔径辐射计系统。实验室还同步开展了对高分辨综合孔径成像机理的前瞻性研究,重点开展了分时采样综合孔径辐射计技术的自主研究,以解决系统复杂度过高的问题。基于此项研究,实验室提出了地球静止轨道微波大气温度探测的系统方案,并在“十一五”863重点项目的支持下成功研制了国际上第一台全尺度地面样机,在54GHz频段实现了近6米的等效观测孔径,能够在36000公里的静止轨道上达到50公里的空间分辨率。现在综合孔径辐射计方面的部分研究已进入工程背景型号预研阶段,综合孔径辐射计技术有望在我国新一代静止轨道气象卫星、新一代海洋盐度卫星以及空间科学领域获得应用。
      实验室从1997年开始进行全极化微波辐射计的研究工作,并取得了一系列进展。完成了数字相关器和模拟相关器的样机研制,其中数字相关器带宽达到2000MHz,量化位数8比特;模拟相关器带宽达到400MHz。研制了6.8、10.7、18.7、23.8和37.0GHz全极化微波辐射计接收机;L波段数字相关和模拟相关极化辐射计。研制了国内首台实验室全极化定标原理样机,并对四个Stokes参数进行了测量和分析。实验室10多年持续开展的微波成像高度计研究也已取得了突破性进展。
      多模态微波遥感器成功发射至今已10年,实验室开展微波遥感研究近40年,走过了不平凡路程。几十年来微波遥感实验室在姜景山院士的带领下,在微波遥感研究方面取得了许多重要成果,已经成为我国航天微波遥感的主要研究基地之一。
      

    2012-03-09
  • 国家空间科学中心“863计划”重点项目同步轨道毫米波大气温度仪通过科技部专家组验收

    国家空间科学中心“863计划”重点项目同步轨道毫米波大气温度仪通过科技部专家组验收
      2月28日,国家空间科学中心承担的“863计划”地球观测与导航领域重点项目——“地球同步轨道毫米波大气温度探测仪”顺利通过课题验收。课题验收评审会由科技部国家遥感中心组织召开,国家空间科学中心主任吴季、国家遥感中心李加洪总工程师出席会议。会议由国家遥感中心综合与地球观测处处长张松梅主持。
      吴季对与会专家和领导表示热烈欢迎,简要介绍了该课题的创新性、技术难度以及完成情况,同时,对国家遥感中心、中国气象局以及各部门的大力支持表示感谢。
      与会专家听取该课题负责人张升伟研究员作的执行情况汇报,现场参观大气温度探测仪全尺度样机的实时成像工作演示,对此项目进行了质询和综合评议。中国气象局国家卫星气象中心副主任卢乃锰作为专家组长,给予了高度评价,认为该课题研究是技术创新与应用需求相结合的典范,课题的研制完成使我国在静止轨道微波探测技术位居世界先进行列,并为未来相关项目的立项奠定了基础。专家组一致认为,课题组出色地完成了课题任务合同书规定的各项任务,各项指标均达到了预期要求,同意通过验收。
      李加洪充分肯定该课题的创新性。他特别指出,国家空间中心在经费紧张的情况下,圆满完成该项研究是难能可贵的,希望继续发挥锲而不舍的精神,为我国的微波遥感技术发展做出更大贡献。
      来自科技部国家遥感中心、中国气象局国家卫星气象中心、中国林业科学院、北京师范大学,中科院国家空间科学中心、光电研究院、地理科学与资源研究所、电子学研究所、遥感应用研究所等单位的专家参加了此次验收会。
      (供稿:科学技术研究与发展处)
      “地球同步轨道毫米波大气温度探测仪”的课题验收评审会现场
      

    2012-03-08