| 词条 | 遥感航天器 |
| 释义 | § 简介 利用装载在航天器上的遥感器收集地物目标辐射或反射的电磁波，以获取并判认大气、陆地或海洋环境信息的技术。各种地物因种类和环境条件不同，都有不同的电磁波辐射或反射特性。感测并收集地物和环境所辐射或反射的电磁波的仪器称为遥感器。航天遥感能提供地物或地球环境的各种丰富资料，在国民经济和军事的许多方面获得广泛的应用，例如气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦察等。航天遥感是一门综合性的科学技术，它包括研究各种地物的电磁波波谱特性，研制各种遥感器，研究遥感信息记录、传输、接收、处理方法以及分析、解译和应用技术。航天遥感的核心内容是遥感信息的获取、存储、传输和处理技术。遥感航天器 § 正文 航天遥感系统由遥感器、信息传输设备以及图像处理设备等组成。装在航天器上的遥感器是航天遥感系统的核心，它可以是照相机、多谱段扫描仪、微波辐射计或合成孔径雷达。航天遥感可分为可见光遥感、红外遥感、多谱段遥感、紫外遥感和微波遥感。信息传输设备是航天器内的遥感器向地面传递信息的工具，遥感器获得的图像信息也可记录在胶卷上直接带回地面。图像处理设备对接收到的遥感图像信息进行处理(几何校正、辐射校正、滤波等)以获取反映地物性质和状态的信息。判读和成图设备是把经过处理的图像信息提供给判读、解译人员直接使用，或进一步用光学仪器或计算机进行分析，找出特征并与典型地物特征作比较，以识别目标。地面目标特征测试设备测试典型地物的波谱特征，为判读目标提供依据。 航天遥感感测面积大、范围广、速度快、效果好，可定期或连续监视一个地区，不受国界和地理条件限制；能取得其他手段难以获取的信息，对于军事、经济、科学等均有重要作用。 航天遥感已用于军事领域，如侦察、预警、测地、气象等。如利用航天器上的遥感器获取侦察情报，是现代战略侦察的主要手段；通过卫星上的红外遥感器感测洲际或潜地弹道导弹喷出火焰中的红外辐射，以探测和跟踪导弹的发射和飞行，争取到比远程预警雷达系统长得多的预警时间等。 随着遥感技术的发展，航天遥感在军事和国民经济上必将得到更广泛的应用。 见遥感平台。 § 相关链接 航天微波遥感所采用的天线第六图书馆雷达天线微波技术遥感器航天器上海航天林溪波不详1994第六图书馆 弓一８ 上海航天 １９９ 年第１划 航天微波遥感所采用的天线 、牛｝／Ｌ 文摘 简要介绍航天微波遥感各辞天线的工作原理 扫描方式厦其天线技术 参数。主要论述电扫描的相控阵天线、面相控阵天线、球机械扫描的卡塞格伦天线、 平面天线； 图。 天线外形图、系统几何图、控阵天线示意图以及方向图测试装置 相 主题词 天１机械扫描 线 串，， ＋ ， 眺嚣 ／ 它需要一个复杂的动量补偿机械来满足“雨 云”星的剩余转矩。卫 机械扫描天线分为扇形机械扫描天线和匾锥扫揣天线两种。 图１雨云”号卫星扫描多通道微波辐 为“７射计扇形机械扫描（高视野）意图。图２最示 为“云”号卫星扫描多通道微波辐射计的 雨７天线外形图。 射计 锯齿 。 天线旋轼轴补偿反射器 ９ ｍ 它 境负 天线 描。 ｆ９ｏ ｉ０Ｉｃ ｌ Ｉ Ｉ １ ９￣ｋ（ｍ 轨道 — 到天丧 图２“云”号卫星扫描多通道擞玻辐射计 雨７圉ｌ雨云”号卫星扫描多通道微渡 ７辐射计扇形机械扫描示意图 天线外形图 １２圆锥扫描天线 ． http://www.6lib.com第六图书馆 １９年第１９４制 上 海 航 天 圆锥扫描是以不变的角速度旋转，角 其加速度为零。只要适当选择配重，无需动量 补偿。而且该种扫描形式具有操纵方向简 单，描范围大，作３０旋转。它的主饔 扫可６。缺点是机械惯性大，描速度受到一定的限 扫制，别是天线越大，动越困难，为大天 特运因 的实际扫描测量扇形有１０，后面不用的 ５。而 视野扫描扇形也是１０，境校准和冷空校 ５ 环准各占视野扫描扇形３。，体如图４示。０具所 士单元覆盖监搅 线作圆锥旋转会有很多不便之处。大天线多 通道微波辐射计（．ＭＲ）ＩＭ扫描形式采用圆 Ａ锥扫描形式，体如图３示。具所 冷 Ｈ南卫星的高度 日为天蝗畦束宽度 为天睡有 为＾．角 ｜一 图４Ａ Ｌ删Ｒ３０扫描（ ６￣最高视野） ． 为在 踪 方向的轨连 卫星位于７０ｉ的轨道上，运动速度 ０ｋｎ其 为６７ｋｓ扫描周期为１０ｓ整个扫描带 ．５ｍ／，．７，宽为ｌ６ｋ。 ０ｉ ３ｎ 卫星对应于七个通道的波束宽度和轨道 如表１示。所 ２相控阵天线 圈３Ｌ ＡＭＭＲ统几何圈 系 圉中日为卫星的飞行高度，Ｂ为天线的 波束宽度，０为天线角，０为地面入射 角，ｄ为跟踪方向的轨迹。这种圆锥扫描 如，以３０扫描周期进行扫描，每个扫描周期 ６。在中，分为扇形实际扫描测量、境校准、又环冷 空校准；不用后面的视野扫描扇形。前面 而 相控阵天线具有扫描速率高、无惯性的 波束控向能力和天线效率高等一系列优点。 “云”号卫星装载的微波辐射计，天线是 雨５其相控阵无线，作波长为１５ｃ天线极化 工．５ｍ，形式为水平极化。“云”号卫星上的微波 雨６ 辐射计，相控阵天线的工作波长为０８ 其．１锄，天线具有水平极化和垂直极化两个独立 表１卫星对应于七个通道的波束宽度和轨迹数据表 辐射计通道，ＩｚＧ－ Ｉ波束宽度Ｂ，） 跟踪方向轨迹＜ｈ．ｋ ）ｍ １４． ８８ １６０ ４日． ｌ３＿ ３ ６ｌ．５０６ ０６． ｌ ６ｌ． ８１０． ８８． ３２１３． ０．６２ ７２． ８５６． ０２ ．６７２ ９ １０．６２ ７２． http://www.6lib.com第六图书馆 上 海 航 天 １９年第１｝９４； ｕ 的辐射通道。图５雨云”号卫垦电扫描微 为“５波辐射计的相控阵天线示意图。 馥导馈线 能和电性能发生变化，影响波束效率朔波 将 束位置的精度。 ３球面相控阵天线 电扫描包括射频波束构成形式、中频波 束构成形式和透镜波束构成形式。其反射器 有抛物面反射器、面反射器、形线圈反射 球环 可 器和抛物截面反射器等。 机 天线反射器与阵列天线比较，以下优 有 点：先是分析和设计过程前者比阵列无线 首简单，次是反射器固有的主带用带宽极限 其 一 进出即可。对于太反射器而言，需要每单元 圈５相控阵无线示意图 的面积是比较小的，时重量又轻。然而，同天 线反射器也存在下述缺点：射器口径阻塞 反 图５示的相控阵天线由４个波导窄边 昕９箔缝和３ 壤缝／波导所组成。波导的间隙 ６为 ／２隙缝的间隔为 ／４，。系统的覆盖 频率范围是１．５１．５Ｈｚ波束的位置 ９１～９５Ｇ。覆盖±５。的天线宽边。整个天线、变相 Ｏ可移器和馈电装置安装在铝制镀银的框架上 每一个波导的另一端都接有匹配负载，用 它于 一通过３个隙缝辐射的剩余能量。可 ． 不６变相移器是由一段波导和一段锥形铣氧体所 组成．导外表周围绕有塑料导线线圈。当 波传递电流通过线圈时，便建立了电磁场，此 因改变了铁氧体材料的电磁率，结果使能量 其 会降低波隶效率并增加副瓣电平，种现象 这在多馈源时特别明显。绝大多数单个反射器 系统，轴的馈送探测方向图很快地降低。光 图６球面反射器的几何盈。图中如为 为有效孔径的半径，对着主罂馈电系统有一 它个角度、，于焦点，且沿着焦点从反射器 位而 中心对准反射器。若波束扫描最大角为∈， 则有下述关系 ｍ见ｉ等 一ｓ（一）ｎ （ １） 产生相移。通过波束控制计算机，生波束 产控制指令控制适当的电流以时间顺序激励每 个线圈，就可以达到渡柬可控的目的 图５所示的相控阵天线设计指标，合于 适。云”星在６０ｎｍｉ轨道上飞行 系统 雨卫０ ｌｅ 的灵敏度为０７１１为了防止铁氧体相 ～．Ｋ。 移器在高空遇到冷温度不能正常工作．相控 阵天线增添了加热器和净化系统，防天线 里面产生冷凝作用。在天线上安装了７热 个：阻，用于测量天线两端的温度和温度 电它梯度。相移控制器用于监控天线两端的温度 图６球面反射器的几何图 梯度，其是监控相移器的相移。若机械性 尤 http://www.6lib.com第六图书馆 １９年第ｌ９４斯 上 海 航 天 这里的孔径直径由系统的带宽所确定。式（）１ 给出 与０之间的关系。如果给出孔径半径 尺寸国，刚墙的龋小值可“采用保持总相位偏 差覆盖孔径内部部分的值 一 等［ｊ（ Ｉ＋去）＋√］（ ６）求得 一０９（∞）为焦距。．９２， 球面反射器作为辐射计天线称为航天图 ［ 而］ 可ｊ （）２ 像微波系统。这种天线的频率和带宽如表２ 所示。 式中Ａ是轨道长度的偏差。墙的数据也是整 相控阵天线也存在一些缺点：术复杂、技 造价昂贵。因此目前航天微波遥感天线大部 分还是采用机械扫描的卡塞格伦天线，少 较 个反射器在直径Ｄ晟小值，由下式给出：的并 Ｄ２ｉ 叫Ｒｎ一 号盟ａ：Ｉｏ ２ ‘ｓ …ｃ一 （３） （）４ 采用电扫描相控阵天线。 ４卡塞格伦天线 １ ］ 和∞／一６，ｘ０ 对立，则Ｄ最小值 ＬＭＭＲ所采用的天线是卡塞格伦天 Ａ线 它由补偿抛物面反射器、模喇叭天线、多 冷空校准喇叭、描机械装置、扫电子设备、平 稳器等部分组成。补偿抛物面反射器的孔径 为４是石墨峰窝状的结构形式。ｍ， － Ｉ．ｓ￣ －９ｉ，３ｎ （）５ ｄ锥扫描，线扫描近似 圆天、 补偿抛物面反射器的焦距Ｐ与／比是 ｔＪ之可变的，这样可以最佳地满足天线的特性和 系统动态旋转平衡。这种机械装置旋转轴对 于天线波束方向图轴向大约倾斜４。。而这 ３ 水平）士２。方位角（和４交 问的馈电系统中，用电子开 可． 系统运动状态。在这种情况下 去一·（位 ２ｄ方）ｄ蚩一·水 ｌ１平）９（最后的馈电状态由下式给出 个轴和反射面的交点选择达到旋转天线／反 射器子系统的动态平衡。谨慎地选择ｎ／ Ｄ的比率和旋转轴的定位，馈电支臂上辐射 在抑制的累加也可以达到最小。实际上，择 选 表２球面相控阵天线的频率和带宽 巾心频率，ＨｚＧ ｌ１ Ｔ８ ９４． ０５０３． Ｓ０７． ２ ２２ 主焦点０６ＦＤ．６１／系统在卡塞格伦馈电上方 用许多短的馈电杆是可行的，为这种动态 因平衡由美国通用电气公司（Ｅ和美国电子 Ｇ）学会（嚣）相位Ｂ研究期间已经考虑过 在的 宽，ｉ皿ｚ ７ ００２０００ ５００ ２０ ００１０００ 了。大天线多通道微波辐射计要求从３．到 ６５９Ｇｚ仰角平面波柬同样保持２。。这要 １Ｈ，６求较高频率通道馈电喇叭在３．Ｇｚ于不 ６５Ｈ对足照射这种反射器有效的观察最好大约为 ２３而９ 】．ｍ，ｌ 大约为ｌＧｍ。“云”号扫描 雨７ ２００． １６ ０．９６． ６２．９ ６６ １０ ００３ ｏ０３０ ０１ ０ 多通道微波辐射计已经实现了多种频率共用 馈电喇叭天线，取决于频率分隔和锥形照 它 ｌ１ ４３０６１ ０ ２５ ８ 射。大天线多通道微波辐射计的馈电设计采 用分隔的多模喇叭，适用于所有通道。其 它 http://www.6lib.com第六图书馆 上 海 航 天 １９年第１９４撷 多模选择Ｔ－ｇ－／Ｔ，叭通过弄皱制造出来 Ｍ，喇 的，为较小尺寸的多模喇叭的馈电波束在 因焦点周围更密集。由于焦点补偿，种更密 这集馈电波束改善了波柬效率，彗形像差渡 使瓣能量减到最小。多模喇叭还具有｛造容 Ｉｉ｛易，本较低的优点 大天线多通道微波辐 成射计系统配置图如图７示。所 宇宙飞行器交界面 一 扫描机械娃置 确 ５平面天线 射主 ＼ 多通道集成电路微波辐射计采用的天线 是平面天线。它的中心频率为３．Ｇ，５４Ｈｚ主 副瓣的抑制比为２ｄ：右，瓣宽度为４。０Ｂ￣波。 石墨馈电支架 （作的扫描状态）工 躲 平面天线在试验过程中使用Ｒ＿型天 Ａ２线。它由平行金属圆盘组成，心馈电用一 中 个螺纹槽作负载 平行金属板的间隔为０１ ．５哪，用聚四氟乙烯充填固定，璃纤维板 采玻介电常数ｅ一２４。谐振器的直径１．ｃ ．５７８ｍ， 沿着其外面圆周短路，纹刻在圆盘谐振器 螺图７大天线多通道微波辐射计系统配置图 顶部表面导体上 开始在２５ｃ．４ｍ的半径上 面以０５９ｍ／的速率向外旋转，．５ｃｒ完成转数总 共９，级以在中心从０５哪到外表面 圈槽．１０ｏ２ｃ性变化。天线工作的中心频率 ．Ｉ７ｍ线为３．Ｇ，屏蔽室测试的配置图如图８５４Ｈｚ在所 示。在３．Ｇ辐射方向图有呵方向图和日 ５４Ｈｚ 大天线多通道微波辐射计的波束效率 为９ 波束效率主要由馈电照射锥和 ０反射器表面公差的有效值决定。为了使 ａ ＝ ９％，电照射锥体必须在１～２ｄ范围 ０馈６０Ｂ 内大天线多通道微波辐射计对应于７个通 道的带宽和渡柬宽度见表３ 表３大天线多通道微波辐射甘的 带宽、波束宽度参数表 通道，－ｚＣＨ 带宽，ｍ １４ ｌ．６８７ｌ３６５９ ． ４３０６ ｌ． ２＿ ３． １２ ２０１ｏ２０２０ｌ０２０ ８０ ｏ ０ ０ 呻 ４ｏ 面方向图。天线馈电接头转换器采用一个 电场耦合探头，是个小型的刚性同轴短截 它面，在Ｒ．６导上。在３ＧＨ频率上，装Ｇ９波５ｚ馈 电耦合器的损耗小于０１Ｂ天线主波瓣３Ｂ．ｄ。ｄ 宽度在 面和 面都近似于４ 将主波柬的 增益与２．ｄ的标准喇叭天线比较，以粗 ４７Ｂ可 略地估计在３．Ｇｚ中心频率情况下，５４Ｈ的标 准喇叭天线的蹰３Ｂ束宽度为９，为 ｄ波。Ｈ面１。，０标准喇叭的效率为５％０ 图ｌ为试验天线系统和标准天线系统的 Ｏ功率分配示意图 用图１的天线澳Ｉ系统 ０试 波柬宽度，）３８１３ｏ６ｏ． ０２ ０２ ０２ Ｐ ． ． 、 ３、６．６．６ 天线３Ｂ宽在地面位移波柬如图８ｄ带所 不口 测出了平面天线的主波束增益比标准天线的 主波束增益大约小８Ｂｄ。平面天线的增益为 http://www.6lib.com第六图书馆 １９年第１９４瑚 上 海 航 天 ４ ３ 甲 、… ㈣ ｔｄ其转接头的反射和传输损耗大约为 ＴＢ，０ｄ ．ＩＢ。 应用近似式，面天线的相对效率 为 平一 鲁＿＿ｒ０５２ ｈ （９） 围 ＝Ｐ０ｉ ，１图１试验无线系统和标准天线系统的 ０功率分配示意图 式中 １—标准天线的效率。— 如果标准天线的效率 一５ ，平面 一０则天线的试验结果，投率粗略估计大约为 其 １ ，２这是相当低的，主要原因是相当重要的 旁瓣没有包括在内。 参１ Ｋ ＪＬ－ 考 文 献 Ｉｇ ａｔｎａｍｏｔｒｑｅｃ ￣ｒｅｎｅｎ ｌｆｅｕｎｙｉ 对于试验天线系统，际输入功率 与 实 ｍｉｏａｅｒｄｍｅｅ（Ａｃｗｖ ａｉｔｒＬＭＭＲ）ｓｓｍ妇 ·ｒｏｙｔｅ Ｎ８－７６５，Ｍａ １８ ０２７ｙ９０ 标准天线的输入功率‰关系为 一 ０１．．２ ５ （）７ ２ Ｍｕｔｅｅ ＩｔｇｔｄＣｈｕ Ｒａｉ曲ｌｋｈｎｎｌｎｅｒｅ ａ＇Ｒ￣ｄ皿ＤｅｄｏｍｅｔＡＤＡ０３８４，Ｊｌ １ｖｐｎ． ８２ｕｙ８。１７ ９５ 而试验天线主波束功率Ⅳ与标准天线功率矾 关系为 ＿０ｌ８＿５ 一 ３Ａｄａｃｄ１ ｖｎｅ ￣ ａｅＲａｉｍ￣ｖ ｄｏ Ａｎｅｎ Ｓｓｅｔｎａｙｔｍ ８ｌｖ．Ｎ７—９０ ｈＩｌ３２３４ ＿０１８Ｘ ．１７￣｜５０９Ｂ ４ Ｌｒｅ Ｒ ＭｔＨｏｉｇ．ＪＰ．Ａｍｌ面ｓｏ ｅｎｒ ｎｎ￣ ｙ ｆｌ￣ｏｖ ｒｄｏ￣ｉｗａ８ａｉｍｅｃ瑚ｅ ｅｎｓｍｅｔ ｆｏｒｍ ００ｌ．３玩 （）８ ｓｙ．ｋ１ｂ－ＮＲＬ Ｍｅｒｎｕｍｏａｄｍ Ｒ＠ｏｔ３，Ａｒｌｒ ３０６ｐｉ １７ ９６ 式中 Ｂ——试验天线的主波束宽度；一 琏——标准天线的主波束宽度。 （１日期；ｌ９．７１）睫稿９２Ｏ－８ ；ｔ；；…；；ｉ；；；；；；；；ｍ…一 ；；； ；；；｝；ｉ ｊｉｉ ；；；；；；｛ｍｉ；ｉｉｉ；； ｌ；ｉｍ ；ｉ；ｉ；｛；｜｛｝；｝；… ；ｉｉ；； ；… ｉｉ；； ｛ ｉ；；；‘；；ｊ ｉ一 下期内容预告 · · 多脉冲固体火箭发动机 高置信度验模方法探讨 国外反隐身技术的研究及发展趋势 · 航天微波全息雷达 结构系统的可靠性评估 · · · 火箭动态强度可靠性计算 § 相关链接 1.http://www.wwwstandard.cn/index.php?category-view-2284.htm。 |
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