“863计划”地基相干高频雷达阵关键技术课题顺利通过验收
“地基相干高频雷达阵关键技术”是“十二五”863计划支持的课题，由中国科学院国家空间科学中心承担，佳木斯大学为子课题承担单位。在课题执行期间，阎敬业研究员、邱洪斌书记和蓝爱兰研究员带领课题组突破了地基相干高频雷达的多项关键技术，研制了一部灵敏型SuperDARN雷达原理样机（简称为AgileDARN雷达），坐落于黑龙江省佳木斯市郊，该样机于2017年10月完成调试，投入运行。通过应用示范，AgileDARN雷达的功能及性能得到了充分验证：在地磁平静期，可有效观测到电离层不规则体的运动；在磁暴期间可观测到亚极光区西向流的运动。AgileDARN雷达数据填补了SuperDARN雷达网络在我国中纬区域上空的数据空白，有效地提高北半球电离层对流模式图的准确性。
2018年8月15日，科技部组织了专家组赴佳木斯进行现场验收，参观了佳木斯雷达站，听取了课题组对课题完成情况的汇报。验收专家组对课题的完成情况给予了高度评价，一致同意课题通过验收。“地基相干高频雷达阵关键技术”课题的研发技术成果将在子午二期工程中应用，为北半球电离层对流模式研究和子午二期实施提供支撑。
图一： AgileDARN雷达（上图：整部雷达；左图：子阵；右图：主阵）
(a)加入AgileDARN雷达前 (b)加入AgileDARN雷达后
图二：北半球电离层对流模式图
图三： 课题结题验收专家组与课题人员在AgileDARN雷达前合照
微波遥感技术重点实验室科研人员利用被动微波遥感探测海面气压的研究取得突破性进展
海面气压是一个非常关键的气象要素，它在数值天气预报、气候学和大气动力学研究、热带气旋移动路径和强度预报、热带气旋结构和动力特征分析中都起着十分重要的作用。目前，海洋上气压观测手段非常缺乏，只能通过浮标和商船提供的气象资料来获取。而这些观测覆盖区域小，时空分辨率差，且探测精度不一，难以满足数值天气预报等应用的需求。因此，通过遥感手段获取高时空分辨率的海面气压信息，具有重大意义。
国家空间科学中心微波遥感技术院重点实验室的董晓龙、张子瑾创新性的提出通过被动微波遥感的手段获取高时空分辨率的海面气压信息。其原理是均匀混合气体其共振频率附近的辐射亮温观测值与其气柱总量密切相关，而均匀混合气体的气柱总量与海面气压成正比。为了证实该方法的可行性，他们使用美国新一代极轨气象卫星SNPP搭载的微波辐射计ATMS的观测数据开展了验证试验，并根据海面气压与氧气气柱总量的关系建立了反演算法。通过将反演结果与再分析数据和浮标数据进行对比，证实该方法对中低纬度区域（40°S - 40°N）晴空、云天和雨天的海面气压估计精度分别优于2 hPa、3 hPa和3.5 hPa。此项研究是国际上首次全球海面气压遥感探测反演，通过开展热带风暴天气的反演试验，证实该方法能够准确估计高风速情形下的海面气压场，并能对热带气旋中心进行准确的定位，这一方法在高风速条件下的气压反演精度远高于目前利用风场数据的间接推演数据精度。
本研究对实现海面气压的遥感观测具有突破性的意义，研究成果近日发表于地球物理学国际权威期刊Journal of Geophysical Research：Oceans。
文章及链接：
Zhang, Z., Dong, X., Liu, L., & He, J. (2018). Retrieval of barometric pressure from satellite passive microwave observations over the oceans. Journal of Geophysical Research: Oceans, 123. http://doi.org/10.1029/2018JC013847
http://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2018JC013847
图一：（a）晴空（b）云天（c）雨天反演结果与ERA-Interim 再分析数据的对比。（d）所有天气条件下反演结果与ERA-Interim 再分析数据偏差的分布。
图二：（a）和（c）分别为反演的热带风暴飞燕（1309）在2013年8月1日06时04分和2013年8月1日18时35分的海面气压场分布。（b）和（d）分别为2013年8月1日06时00分和2013年8月1日18时00分的ERA-Interim再分析海面气压场。
图三：反演的飓风马修在2016年10月1日18时的海面气压场（hPa）以及对应的机载微波辐射计SFMR风场观测数据。
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
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
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
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）
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。
“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
“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）
“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）
