多源圖像融合技術及其遙感應用《雷達高度計》課件

雷達高度計2雷達高度計Radaraltimeterisashortpulseradarusedforaccurateheightmeasurements.OceantopographyGlacialicetopographySeaicecharacteristics ClassificationandiceedgeVegetationDopplerOrbitographyandRadiopositioning

IntegratedbySatelliteDORISGeoid（大地水準面）TheequipotentialsurfaceoftheEarth‘sgravityfieldwhichbestfits,inaleastsquaressense,globalmeansealevel.它是重力等位面，即物體沿該面運動時，重力不做功（如水在這個面上是不會流動的）是描述地球形狀的一個重要物理參考面，也是海拔高程系統(tǒng)的起算面。Geoid（大地水準面）大地水準面的確定是通過確定它與參考橢球面的間距——大地水準面差距來實現的。大地水準面和海拔高程等參數和概念在客觀世界中無處不在，在國民經濟建設中起著重要的作用。大地水準面這一概念最早在1873年由德國數學家利斯廷（JohannBenedictListing）提出。Geoidvsgravity1.Ocean2.Referenceellipsoid3.Localplumbline4.Continent5.Geoid10SatelliteRadarAltimetersFeatureAmplitudeHorizontalScaleTimescalegeoid30m10,000km∞dynamictopography1m10,000km∞climatechanges0.01m10,000km10-100,000yrtides0.2-2m100-10,000kmlunarandsolarfreq.ElNino0.1m6,000km~5yrfrontsandeddies0.3m100-1000km~1moseamounts1m50km∞ridgeaxes0.02m10km∞雷達高度計11SatelliteRadarAltimetersMissionFrequencyAccuracyPeriodSKYLABKu10m1973GEOSKu1-5m1976SEASATKu~1m1978GEOSATKu10cm1985-1990ERS-1Ku<10cm1992-1998TOPEXC&Ku<10cm1992-ERS-2Ku<10cm1996-GFOKu<10cm1998-ENVISATKu&S<10cm2001-Jason-1Ku&C<10cm2000-CRYOSATandothermissionsKuFewcm2003-雷達高度計12雷達高度計RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode雷達高度計RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode雷達高度計RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode雷達高度計RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode雷達高度計RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode壓縮脈沖的長度和測量表面的平坦度決定足跡的大小典型足跡大小在直徑2km量級3dB天線波束寬度內只有約1/10的發(fā)射功率在限足跡以內，其余大部分功率均在脈沖足跡以外，這部分功率對高度測量的貢獻很小當測量表面的粗糙度加大時，脈沖足跡也隨之增加，當擴大的足跡內高度發(fā)生變化時，足跡不能有效地跟蹤高度的變化，進而使測量性能下降17雷達高度計——Pulse-limited方式延時多普勒雷達高度計(DelayDopplerRadarAltimeter,DDA)是采用孔徑合成技術進行高度測量的雷達高度計。與傳統(tǒng)雷達高度計相比，采用DDA技術可以使儀器測量精度更高、空間分辨率更高、功耗更低，易于實現小型化。DDA代表了新一代的衛(wèi)星測高技術，特別適合海洋、海岸帶和極冰的測量。18雷達高度計1920DDA回波延遲多普勒補償過程示意圖21以CryoSatradaraltimeter為例發(fā)射脈沖頻率：18,000Hz衛(wèi)星速度：6800m/s

脈沖間隔：0.38m0.38m<1/2雷達天線孔徑

回波可以相干疊加信號往返時間：5.3ms

為了避免收發(fā)疊加，需采用Burst發(fā)射模式（發(fā)射持續(xù)時間<5.3ms）

最大發(fā)射脈沖數：96（常采用64）相干累加長度：48m-3dB功率照射尺寸：272m22雷達高度計——DDS實例23Tides

SeaStateBias-troughsofthewavespreferentiallyreflectbacktowardradar.Lowersestimatedsealevelby~0.05H1/3leadingtoa0.05-0.10mbiasIonosphericDelay-electronplasmaintheionosphereslowsradarpulses.Smallestat6AMlargestat12noon.Dualfrequencyradarscorrectforthisat>50kmscales.Atmosphere-dryatmosphereslowsradarpulses(functionofindexofrefraction).Typically~2.3mWettroposphere-humidityfurtherdelaysradarpulses.Typically~0.06-0.30mOrbitError-lackofknowledgeoftheorbitalpositionusedtocause~1merrors.Correctedforbyuseofrepeattracksandwavenumberfiltering.WithGPStrackingthiserrori