多源图像融合技术及其遥感应用《雷达高度计》课件

雷达高度计2雷达高度计Radaraltimeterisashortpulseradarusedforaccurateheightmeasurements.OceantopographyGlacialicetopographySeaicecharacteristics ClassificationandiceedgeVegetationDopplerOrbitographyandRadiopositioning

IntegratedbySatelliteDORISGeoid（大地水准面）TheequipotentialsurfaceoftheEarth‘sgravityfieldwhichbestfits,inaleastsquaressense,globalmeansealevel.它是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。Geoid（大地水准面）大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距——大地水准面差距来实现的。大地水准面和海拔高程等参数和概念在客观世界中无处不在，在国民经济建设中起着重要的作用。大地水准面这一概念最早在1873年由德国数学家利斯廷（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∞雷达高度计11SatelliteRadarAltimetersMissionFrequencyAccuracyPeriodSKYLABKu10m1973GEOSKu1-5m1976SEASATKu~1m1978GEOSATKu10cm1985-1990ERS-1Ku<10cm1992-1998TOPEXC&Ku<10cm1992-ERS-2Ku<10cm1996-GFOKu<10cm1998-ENVISATKu&S<10cm2001-Jason-1Ku&C<10cm2000-CRYOSATandothermissionsKuFewcm2003-雷达高度计12雷达高度计RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode雷达高度计RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode雷达高度计RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode雷达高度计RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode雷达高度计RadarAltimeteroperateinpulse-limitedmode压缩脉冲的长度和测量表面的平坦度决定足迹的大小典型足迹大小在直径2km量级3dB天线波束宽度内只有约1/10的发射功率在限足迹以内，其余大部分功率均在脉冲足迹以外，这部分功率对高度测量的贡献很小当测量表面的粗糙度加大时，脉冲足迹也随之增加，当扩大的足迹内高度发生变化时，足迹不能有效地跟踪高度的变化，进而使测量性能下降17雷达高度计——Pulse-limited方式延时多普勒雷达高度计(DelayDopplerRadarAltimeter,DDA)是采用孔径合成技术进行高度测量的雷达高度计。与传统雷达高度计相比，采用DDA技术可以使仪器测量精度更高、空间分辨率更高、功耗更低，易于实现小型化。DDA代表了新一代的卫星测高技术，特别适合海洋、海岸带和极冰的测量。18雷达高度计1920DDA回波延迟多普勒补偿过程示意图21以CryoSatradaraltimeter为例发射脉冲频率：18,000Hz卫星速度：6800m/s

脉冲间隔：0.38m0.38m<1/2雷达天线孔径

回波可以相干叠加信号往返时间：5.3ms

为了避免收发叠加，需采用Burst发射模式（发射持续时间<5.3ms）

最大发射脉冲数：96（常采用64）相干累加长度：48m-3dB功率照射尺寸：272m22雷达高度计——DDS实例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