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旋转扫描扇形波束散射计(Rotating Fanbeam SCATterometer, RFSCAT)是一种新型体制海洋风场测量微波散射计。RFSCAT通过测量海洋表面风单元(Wind Vector Cell,WVC)的后向散射系数(σ0)结合地球物理模型(Geophysical Model Function,GMF)反演得到全球海面风场数据。RFSCAT能够对同一观测面元能够提供更多的方位角和入射角观测组合,改善海面风矢量的反演精度。为了达到设计的风场反演精度,需要对σ0精确定标,使其达到系统要求的0.5 dB的定标精度。 本文分析了RFSCAT的测量误差,包括传递误差、定标误差以及模型误差。传递误差是RFSCAT系统的固有误差,不受定标影响。影响定标误差的因素主要包括RFSCAT天线转动机构转动过程中插入损耗波动、卫星姿态角变化以及RFSCAT在轨天线方向图,尤其是俯仰向天线方向图。RFSCAT在轨定标的主要目标就是尽量减小定标误差。论文基于中法海洋卫星(Chinese-French Oceanic Satellite,CFOSAT)Ku波段微波散射计的系统参数,给出了利用自然扩展目标、地面定标设备和全球海面风场对RFSCAT进行在轨定标的方法,并通过仿真分析验证了定标方法的有效性。 论文对地球表面后向散射系数(σ0)稳定区域的后向散射特性进行了分析,给出了可用于RFSCAT在轨外定标的雨林定标地图,研究了用于定标分析的自然扩展陆地面目标的后向散射模型和定标校正算法。自然扩展目标定标方法是一种相对定标方法,主要解决RFSCAT天线转动机构转动过程中插入损耗波动量的定标需求并通过对定标目标测量数据的长期测量实现对RFSCAT俯仰向天线方向图的在轨监测和定标。地面定标设备(Calibration Ground Station,CGS)作为已知后向散射系数的点目标存在,可以对RFSCAT进行在轨绝对定标。通过仿真分析表明,利用CGS能够对RFSCAT在轨天线方向图和卫星姿态角进行有效估计,实现对RFSCAT天线方向图的在轨监测和验证。CGS能够消除RFSCAT转动机构旋转关节插入损耗波动带来的散射计观测方位向测量偏差,实现天线转动过程中不同方位向测量的连续性。另外,CGS还可以对RFSCAT系统时间和脉冲信号频率进行估计,通过把估计的频率与Doppler预补偿查找表和Doppler频率进行比较,实现对RFSCAT在轨Doppler预补偿状态及生命周期内载频漂移的监测。 最后,论文给出了利用数值天气预报模型风场(Numerical Weather Prediction,NWP)对旋转扫描体制散射计进行定标的海洋定标方法,可以把扇形波束在俯仰向按分辨条带等效为特殊形式的笔形波束进行海洋定标,利用OSCAT和海洋二号微波散射计测量数据进行定标分析,并用NWP风场和浮标数据进行了验证。