【摘 要】
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旋转扫描扇形波束微波散射计(RFSCAT, Rotating Fan-beam SCATterometer)是一种新体制的海洋风场测量雷达散射计,能够对同一面元提供更多的方位角和入射角观测组合,改善海面风矢量场反演的精度.为了达到设计的风场反演精度,系统要求定标精度为0.5dB.这样的定标精度很难单纯依靠发射前的地面定标实现,需要在卫星发射后进行在轨定标.散射计测量的雷达方程为：σ0=PS/X(1
【机 构】
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中国科学院空间科学与应用研究中心中国科学院微波遥感技术重点实验室 北京100190;中国科学院大学北京100049
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旋转扫描扇形波束微波散射计(RFSCAT, Rotating Fan-beam SCATterometer)是一种新体制的海洋风场测量雷达散射计,能够对同一面元提供更多的方位角和入射角观测组合,改善海面风矢量场反演的精度.为了达到设计的风场反演精度,系统要求定标精度为0.5dB.这样的定标精度很难单纯依靠发射前的地面定标实现,需要在卫星发射后进行在轨定标.散射计测量的雷达方程为：σ0=PS/X(1)其中X为定标因子,表达式为：X=λ2Pt/(4π)3 Lsys∫G2(x)F(x)dx/ R4(x) (2)通常将σ0测量误差分为传递误差、定标误差和模型误差三部分,卫星姿态误差是影响定标误差的一个主要来源.从定标因子X式可以看出,当卫星姿态发生变化时会导致观测几何的变化,从而影响雷达观测单元的等效面积A,以及观测单元到雷达的斜距R,定标的目标就是尽量减小定标误差.散射计测量的σ0可以由等效σ0eff、相对偏差Δσ0rel、姿态误差σ0att和热噪声σ0nois：σ0meas=σ0eff+Δσ0rel+σ0att+σnoise (3)而姿态误差近似等于为滚动角误差σ0rel、俯仰角误差σ0pitch和偏航角误差σ0yaw.Long等人提出测量的σ0用四阶多项式进行拟合,为了考察在波束旋转过程中不同方位家条件下姿态角对姿态误差的影响,把旋转扫描0～360°分为24个方位区间Pmeas(c,b)=Peff(c,b)+Prel(c,b)+Patt(c,b)c=0… … (4)Patt(c,b)=Proll(c,b)+Ppitch(c,b)+Pyaw(c,b)基于Hsaio的研究,姿态误差的多项式系数是姿态误差角的线性函数.Pr(θr,c,b)=mr(c,b)θr Pp(θp,c,b)=mp(c,b)θp Py(θy,c,b)=my(c,b)θy (5)然后利用最小二乘法计算出各阶系数.从而估计出姿态误差.图1给出了滚动角误差引起的σ0误差以及拟合的各阶多项式系数与滚动角误差之间的关系.本文基于CFOSAT卫星微波散射计SCAT的各项参数,给出了利用地面扩展目标能够对Ku波段扇形波束旋转扫描微波散射计进行在轨外定标时卫星姿态误差估计方法,并利用仿真数据对该方法进行验证.
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