气象卫星资料的接收与处理(ppt 83页)
合集下载
卫星数据接收技术
开通过程中可能出现的故障
１、无图象无伴音故障的一般原因 1）系统供电电源、高频头供电电源不正常； 2）馈线电缆接触不良； 3）高频头损坏； 4）天线未对准卫星； 5）信号发射中断。 2、信号质量下降的原因 1）高频头性能下降，噪声温度增高、增益下降； 2）天线偏焦、抛物面变形偏差以至焦距不对； 3）射频电缆连接不好，插头插座安装工艺不符合标准； 4）天线主瓣未对准卫星； 遇到上述故障，通常借助频谱仪等专门仪表，或凭经验分析采 用代换法，主要代换高频头和接收机，必要时换一台电视机试试，一般 故障总可以排除。
1
cosxos 0.1510 1 (cos cos ) 2
• 式中： r / R 0.1510 r——地球半径，取值6378km • R——同步轨道半径，取值42218km • • 在计算方位角、仰角之前先从地图上查出本地站址的经度和纬度
影响天线效率的主要因素
• 天空噪声：这是由星体中的能量变换和某些大气层活 动造成的大宽带辐射 。这种噪声主要通过主瓣输入， 与仰角的大小无关。
天线对星调试
对星步骤：
1)用同轴电缆将卫星天线上的LNB和卫星接收机连接好，用音视 频电缆把电视监视器与卫星接收机相连接。向接收机输入下行 频率，高频头本振频率；供电电压，极化方式，符号率及前向 纠错码方式等数据参数； 2）当你确定要收哪颗卫星节目后，通过公式计算或查找有关 资 料得到本地天线的仰角和方位角； 3）旋动调节杆上的两个M12螺母，可以改变天线的仰角大小， 用仰 角仪、罗盘或量角器来确定仰角的大小； 4）仰角调好以后，调方位角。确定正南方向，松开方位套筒上 的四个六角头螺栓，转动天线对准正南方向 ，然后正南偏东 调至本地天线方位角，慢慢转动天线，通过场强仪或借助卫星 接收机的帮助，搜寻卫星信 号，此过程需要反复多次、耐心 细致，将信号强度调至最大；搜索电视节目，直到在监视器看 到电视节目。 5）拧紧所有天线调整过的紧固件。
气象卫星遥感大气的基本原理和资料产品PPT课件
射率φλ
I(λ，T)＝ φλ B(λ，T)
15
其中，I(λ，T)是普朗克函数，由下式表示:
B(λ,T)=C1/λ5[exp(C2/λT)–1] 其中C1和C2是常数。C2=C1h/k,h是普朗克常数，k玻尔兹曼常数， 发射性质与特定波长有关，并随表面温度的变化而变化。在许多遥 感观测中用8至14μm谱段，发射率一般可考虑为常数(即绝大部分 物质可作为灰体)。象雪和植被这样的物质，它们的发射和吸收明 显与波长有关。
8
波长(m) 6000K(近似太阳)和288K(近似地球)的黑体发射辐射光谱
9
由图看出： (1)理论上，任何温度的绝对黑体都发射波长0～ m的辐射，但温度不同，辐射能力不同，辐射能集 中的波段也不同。例如温度为6000K的物体总辐射能 力比288K大得多。而且6000K温度的物体的辐射能量 主要集中在0.17～4m波段内，而288K温度的物体的 辐射能量主要集中在3.3～80m波段内。 (2)每一温度下，黑体辐射都有一辐射最强的波长， 称为这个温度下发射的辐射峰值，并用max表示，即 光谱曲线的极大值。物体温度越高，其辐射峰值所对 应的波长max越短。
热辐射或温度辐射，这是由于它的产生和大小与温度有关。
(6)微波：这是比红外线波长还要长的电磁波，波长从1毫米到
30厘米，大于30厘米为无线电波。
在气象卫星遥感测量中，主要采用可见光，红外和微波波段，
电磁波谱的各分谱段的划分常没有严格界线，在两谱段之间的边界
是渐变的，可根据使用目的而分，例如把0.38~3.0微米称为反射波
10
3.斯蒂芬—波尔兹曼(Stefan—Boltzmann)定律 1879年斯蒂芬由实验发现，物体的发射能力是随温度、波长
而改变的。由下图可见，随着温度的升高，黑体对各波长的发射 能力都相应地增强。因而物体发射的总能量(即曲线与横坐标之间 包围的面积)也会显著增大。据研究，绝对黑体的积分辐射能力与 其绝对温度的四次方成正比。1884年波尔兹曼用热力学理论证明 了这一点。在全部波长范围内对普朗克公式进行积分就可以得到 斯蒂芬—波尔兹曼公式。
卫星接收技术优秀课件
返回
分瓣拼装组合式
按结构形式分
卫
整体一次冲压成型式
星
金属板状
接 收 天
按使用材料分
金属网状 玻璃钢
线
的
按馈源在反射
前馈式天线
种
面的位置分
后馈式天线
类
按馈源相对于反射 正馈天线 面中轴线的位置分 偏馈天线 返回
卫星天线的结构
①、反射器（俗称“锅盖”）：用于反射和聚焦卫星发送的高频电磁波信号。 ②、馈源：位于天线反射面焦点处，是一个会聚卫星信号的装置，其作用是 聚集卫星信号能量并馈送给高频头（低噪声降频放大器，简称LNB）。 ③、高频头：将接收到的卫星下行频率信号进行放大和变频处理的部件。高 频头的作用是先将卫星高频信号放大，再利用本机振荡电路将高频信号转换 成中频950MHz-2050MHz，以利于同轴电缆传输和卫星接收设备处理（调 制解调）。 ④、功分器：是将高频头接收的卫星信号分成两路或几路信号的设备，本项 目功分器输出的两路信号分别送给数字卫星接收机的数据接收卡。 ⑤、馈线：从高频头输出到接收机的射频输入接口的一段电缆线，一般选用 75欧姆同轴馈线，长度不宜超过50米。
6、PID (Packet Identifier)码：包识别码。 PID就是为卫星上传送的节目加一个编号，数字卫星接 收机或PC接收卡要根据这个编号来判断所接收的信号 属于那一个节目。PID就是收信人的地址和姓名。在 卫星数据广播中，每一个节目都有自己的PID。如 “全国农村中小学现代远程教育资源” 的PID=b2。 要想接收所需IP数据频道，必须添加相应的PID值。
卫
室外单元（卫星天线、一体化高频头
星
数
和连接电缆）据接源自收系统的
室内单元
组 成
分瓣拼装组合式
按结构形式分
卫
整体一次冲压成型式
星
金属板状
接 收 天
按使用材料分
金属网状 玻璃钢
线
的
按馈源在反射
前馈式天线
种
面的位置分
后馈式天线
类
按馈源相对于反射 正馈天线 面中轴线的位置分 偏馈天线 返回
卫星天线的结构
①、反射器（俗称“锅盖”）：用于反射和聚焦卫星发送的高频电磁波信号。 ②、馈源：位于天线反射面焦点处，是一个会聚卫星信号的装置，其作用是 聚集卫星信号能量并馈送给高频头（低噪声降频放大器，简称LNB）。 ③、高频头：将接收到的卫星下行频率信号进行放大和变频处理的部件。高 频头的作用是先将卫星高频信号放大，再利用本机振荡电路将高频信号转换 成中频950MHz-2050MHz，以利于同轴电缆传输和卫星接收设备处理（调 制解调）。 ④、功分器：是将高频头接收的卫星信号分成两路或几路信号的设备，本项 目功分器输出的两路信号分别送给数字卫星接收机的数据接收卡。 ⑤、馈线：从高频头输出到接收机的射频输入接口的一段电缆线，一般选用 75欧姆同轴馈线，长度不宜超过50米。
6、PID (Packet Identifier)码：包识别码。 PID就是为卫星上传送的节目加一个编号，数字卫星接 收机或PC接收卡要根据这个编号来判断所接收的信号 属于那一个节目。PID就是收信人的地址和姓名。在 卫星数据广播中，每一个节目都有自己的PID。如 “全国农村中小学现代远程教育资源” 的PID=b2。 要想接收所需IP数据频道，必须添加相应的PID值。
卫
室外单元（卫星天线、一体化高频头
星
数
和连接电缆）据接源自收系统的
室内单元
组 成
《卫星气象》学习资料：Ch4_卫星观测及其资料的接收和预处理
3)卫星斜视时的地面分辨率
l R
sin sin
S
l2 h2
S '
bo.qian@,Dept. of Atmos. Sounding, Nanjing Univ.of Info. Sci.& Tech. (NUIST)
2、灰度分辨率或温度分辨率
在红外云图或可见光云图上，如果相邻两个邻接瞬时 视场的反照率或温度相同，其色调也相同，这就会无法区 分它们。但是是当这两个瞬时视场内目标物的温度或反照 率有差异，并达到一定数值时，这两个视场就能被分辨， 这个能被分辨的最小温度差或反照率差值称为灰度分辨率 或温度分辨率。
5、探测度D和探测灵敏度D
探测度表示每瓦辐射功率所能获得的均方根信号噪声 电压比，它是NEP的倒数。
D 1 NEP
探测灵敏度表示单位面积为1cm2，带1宽为1GHZ时的探
测度，即
D
D(Ad f
1
)2
Vs ( Ad f Vn EAd
)2
bo.qian@,Dept. of Atmos. Sounding, Nanjing Univ.of Info. Sci.& Tech. (NUIST)
垂直轨道方向
卫星轨道方向
(b) (a)
(c)
(C)线性阵列探测器前推式扫描
(d)
(d)圆锥扫描
bo.qian@,Dept. of Atmos. Sounding, Nanjing Univ.of Info. Sci.& Tech. (NUIST)
二、卫星仪器的技术参数
1、响应度和光谱响应函数 响应度：是指每单位输入功率的探测器的输出大小， 即为输出信号电压与入射功率之比。
2、信噪比 信号与噪声之比，定义为
卫星气象学气象卫星观测系统ppt课件
1
章节内容
4.1 A-Train卫星编队 4.2 TRMM热带降水卫星 4.3 GOSE静止卫星系列 4.4 NOAA极轨卫星系列
2
4.1 A-Train卫星编队 Aqua卫星
3
AQUA卫星介绍
AQUA卫星携带的仪器有：
★云与地球辐射能量系统测量仪CERE S (Clouds and the Earth's Radiant Ene rgy System)
5个
MODIS、MISR、CERES、 MOPITT、ASTER
S波段 X波段（8212.5MHz)
3,000瓦 5年
AQUA 2002年5月4日 DELTA CLASS 太阳同步，705公里
98.8分钟 下午1：30
16天 2,934公斤 2.68m×2.49m×6.49m
6个
AIRS、AMSU－A、CERES、 MODIS、HSB、AMSR-E
Telescope(望远镜)
直径17.78cm
Size(体积)
1.0m×1.6m×1.0m
Weight(重量)
250kg
Power(功耗)
225 W
Data Rate(数据率)
11 Mbps
Quantization(量化)
12 bits
Spatial Resolution (空间分辨率)
250 m(bands 1-2)、500m (bands 3-7)、
9
MODIS的技术指标
项目
指标
705km，降轨上午10:30过境(Terra)，
Orbit(轨道) 升轨下午1:30过境(Aqua)，太阳同步，
近极地圆轨道
Scan Rate(扫描频率)
章节内容
4.1 A-Train卫星编队 4.2 TRMM热带降水卫星 4.3 GOSE静止卫星系列 4.4 NOAA极轨卫星系列
2
4.1 A-Train卫星编队 Aqua卫星
3
AQUA卫星介绍
AQUA卫星携带的仪器有：
★云与地球辐射能量系统测量仪CERE S (Clouds and the Earth's Radiant Ene rgy System)
5个
MODIS、MISR、CERES、 MOPITT、ASTER
S波段 X波段（8212.5MHz)
3,000瓦 5年
AQUA 2002年5月4日 DELTA CLASS 太阳同步，705公里
98.8分钟 下午1：30
16天 2,934公斤 2.68m×2.49m×6.49m
6个
AIRS、AMSU－A、CERES、 MODIS、HSB、AMSR-E
Telescope(望远镜)
直径17.78cm
Size(体积)
1.0m×1.6m×1.0m
Weight(重量)
250kg
Power(功耗)
225 W
Data Rate(数据率)
11 Mbps
Quantization(量化)
12 bits
Spatial Resolution (空间分辨率)
250 m(bands 1-2)、500m (bands 3-7)、
9
MODIS的技术指标
项目
指标
705km，降轨上午10:30过境(Terra)，
Orbit(轨道) 升轨下午1:30过境(Aqua)，太阳同步，
近极地圆轨道
Scan Rate(扫描频率)
卫星气象学课件：第1章 绪论0
卫星观测方法优势
资料一致性优势
与地面和高空常规观测相比，卫星资料具有内在的均 一性和好的代表性；
尽管世界气象组织（WMO）已经颁布了一系列规范， 来统一常规观测仪器的性能和观测方法，但仍不能避 免不同国家和地区、使用不同仪器和方法获得的资料 的不一致性；
站分布的不均匀等使资料的不确定性增加(点)； 气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进
第3节 气象卫星的种类及其发展概况
一、气象卫星的种类
按轨道分：
1、极轨卫星和静止卫星
按所承担的任务分：
2、实验卫星和业务卫星
二、气象卫星的发展历史
1、 极轨卫星的发展历史
1.美国的极轨业务卫星 TOS/ESSA（TIROS业务卫星/环境科学管理局卫星）系列 ITOS/NOAA（改进的TIROS业务卫星/国家海洋大气管理局）系列 TIROS-N/NOAA系列
3、气象卫星资料的接收、处理和存贮、质量控制；
4、气象卫星资料在天气预报、大气科学研究中的应 用，以及在其它有关领域中的应用（如监测森林大火 等）。
二、气象卫星遥感
遥感：在一定距离之外，不直接接触被测物体 和有关物理现象，通过探测仪器接收来自被测 物体反射或发射的电磁辐射信息，并对其进行 处理、分类和识别的一种技术。
在河南、安徽和山东三省交界地区出现了轻到大雾（包括雾凇）天气，其中部分雾区被云覆盖。 经估算雾区面积大约有2.1万平方公里。雾区给当地的交通带来不同程度的影响。
强沙尘暴监测 2001.4.7.
气象卫星监测到新疆南部塔里木盆地出现了沙尘天气。受冷空气影响，塔里 木盆地东部发生沙尘天气，沙尘在偏东大风的输送下自罗布泊向西南方向扩散。 由于沙尘强度较弱，且发生在荒漠地区，其造成的影响有限。
气象卫星的结构与原理PPT课件
气象卫星具有除一般卫星的基本结构和部件外，还携带各类遥感仪器，包括 电视摄像机、红外探测仪、射电探测仪、多谱段探测仪、气象雷达以及数据
传输设备。
第9页/共28页
遥感器能够接收和测量地球及其大气 的可见光、红外与微波辐射，并将它
们转换成电信号传送到地面。地面接
收站再把电信号复原绘出各种云层、 地表和洋面图片，进一步处理后就可
以使它环绕地球的公转周期与地球的自转周期相等，
若在地面看，这 种轨道上的卫星好像静止在天空某
一地方不动，故又称它为地球静止气象卫星。
第19页/共28页
2、分别进一步认识：
①极轨气象卫星（覆盖全球）：也叫太阳同
步轨道气象卫星，轨道平面与赤道平面垂直， 倾角接近90°，围绕地球南北两极运行。利 用这种卫星可以进行全球观测，每天定时飞 经同一地区上空两次。极轨气象卫星可以为 天气预报提供全球的温、湿、云、辐射等气 象参数，监测大范围的自然灾害，研究全球 生态与环境变化。
第24页/共28页
contents： 初步认识 专用系统 分类 气象卫星网络 结束
第25页/共28页
结束：
有了每个卫星携带的专用仪器和整个 全球观测系统的配合，我们的气象卫 星才能为我们各行各业的研究与预报 提供更好的服务
第26页/共28页
第27页/共28页
感谢您的观看。
第28页/共28页
根据测量的目的，卫星选择不同的波长间隔 进行测量，这种波长间隔称做通道。为更多地获 取地面、云层和大气信息，目前卫星测量使用的 通道很多。
第14页/共28页
2、数据传输：
1、气象遥感仪器获得的原始数据向地 面数据处理中心站传输，常用频段为 1700兆赫，数据传输速率较高，最高可 达28兆比特/秒；
传输设备。
第9页/共28页
遥感器能够接收和测量地球及其大气 的可见光、红外与微波辐射，并将它
们转换成电信号传送到地面。地面接
收站再把电信号复原绘出各种云层、 地表和洋面图片，进一步处理后就可
以使它环绕地球的公转周期与地球的自转周期相等，
若在地面看，这 种轨道上的卫星好像静止在天空某
一地方不动，故又称它为地球静止气象卫星。
第19页/共28页
2、分别进一步认识：
①极轨气象卫星（覆盖全球）：也叫太阳同
步轨道气象卫星，轨道平面与赤道平面垂直， 倾角接近90°，围绕地球南北两极运行。利 用这种卫星可以进行全球观测，每天定时飞 经同一地区上空两次。极轨气象卫星可以为 天气预报提供全球的温、湿、云、辐射等气 象参数，监测大范围的自然灾害，研究全球 生态与环境变化。
第24页/共28页
contents： 初步认识 专用系统 分类 气象卫星网络 结束
第25页/共28页
结束：
有了每个卫星携带的专用仪器和整个 全球观测系统的配合，我们的气象卫 星才能为我们各行各业的研究与预报 提供更好的服务
第26页/共28页
第27页/共28页
感谢您的观看。
第28页/共28页
根据测量的目的，卫星选择不同的波长间隔 进行测量，这种波长间隔称做通道。为更多地获 取地面、云层和大气信息，目前卫星测量使用的 通道很多。
第14页/共28页
2、数据传输：
1、气象遥感仪器获得的原始数据向地 面数据处理中心站传输，常用频段为 1700兆赫，数据传输速率较高，最高可 达28兆比特/秒；
气象卫星介绍PPT课件
15
2019/12/30
风云2号气象卫星
2010年1月风云二号卫星气象卫星 云图。
16
风云三号卫星
风云三号气象卫星是为了满足中国天气预报、气候 预测和环境监测等方面的迫切需求建设的第二代极 轨气象卫星，由三颗卫星组成（FY-3A卫星、FY-3B 卫星、FY-3C卫星），1994年“风云三号”列入航 天技术“九五”规划，风云三号气象卫星2000年11 月国务院正式批准立项。 风云三号气象卫星的目 标是获取地球大气环境的三维、全球、全天候、定 量、高精度资料。
2019/12/30
17
2019/12/30
风云3号气象卫星
2011年10月，FY-3A/MERSI水情监 测多通道合成图。
18
4
气象卫星特点 Characteristic
这一部分介绍气象卫星在运行轨道、用途、成像等方面上对其进行介绍。
2019/12/30
19
气象卫星的特点
轨道（低轨和高轨）
成像面积大
7
气象卫星发展史
20世纪60年代 第一代气象卫星
1970-1977 第二代气象卫星
2019/12/30
1978至今 第三代气象卫星
8
第一代气象卫星
（1）泰诺斯，电视和红外辐射卫星。 1960-1965年共收射了10颗。均为级轨卫 星。 （2）艾萨，即环境科学服务业务卫星。 （3）云雨实验气象卫星。专用于进行新 的观测仪器的实验，以及对船舶，浮标站 等气象观测资料的收集方式进行实验。 （4）艾托斯，即应用技术实验卫星，是 静止卫星。
短周期重复观测
2019/12/30
资料来源连续、实时性强
20
2019/12/30
轨道（高轨低轨）
2019/12/30
风云2号气象卫星
2010年1月风云二号卫星气象卫星 云图。
16
风云三号卫星
风云三号气象卫星是为了满足中国天气预报、气候 预测和环境监测等方面的迫切需求建设的第二代极 轨气象卫星，由三颗卫星组成（FY-3A卫星、FY-3B 卫星、FY-3C卫星），1994年“风云三号”列入航 天技术“九五”规划，风云三号气象卫星2000年11 月国务院正式批准立项。 风云三号气象卫星的目 标是获取地球大气环境的三维、全球、全天候、定 量、高精度资料。
2019/12/30
17
2019/12/30
风云3号气象卫星
2011年10月，FY-3A/MERSI水情监 测多通道合成图。
18
4
气象卫星特点 Characteristic
这一部分介绍气象卫星在运行轨道、用途、成像等方面上对其进行介绍。
2019/12/30
19
气象卫星的特点
轨道（低轨和高轨）
成像面积大
7
气象卫星发展史
20世纪60年代 第一代气象卫星
1970-1977 第二代气象卫星
2019/12/30
1978至今 第三代气象卫星
8
第一代气象卫星
（1）泰诺斯，电视和红外辐射卫星。 1960-1965年共收射了10颗。均为级轨卫 星。 （2）艾萨，即环境科学服务业务卫星。 （3）云雨实验气象卫星。专用于进行新 的观测仪器的实验，以及对船舶，浮标站 等气象观测资料的收集方式进行实验。 （4）艾托斯，即应用技术实验卫星，是 静止卫星。
短周期重复观测
2019/12/30
资料来源连续、实时性强
20
2019/12/30
轨道（高轨低轨）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
瞬时视场：从卫星到观测地表面积之间构成的空间立 体角。
像素：卫星从某时刻到观测到的辐射就是与瞬时视场 相应的地表小块面积内所有物体反射或发射的辐 射的总合，这小块面积称做像素。像素是构成云 图的最小单位。
由于卫星的瞬时视场很小， 所以在星下点处地面可分辨面积 的直径与瞬时视场间的关系可近 似写为
d0=hxL
NE△T1.4k
3、时间分辨率
指卫星对同一地区观测的时间间隔。其与卫星的 扫描速率、扫描区域和选用的卫星轨道有关。
4、空间、灰度/温度、时间分辨率之间的关系
空间分辨率、灰度/温度分辨率、时间分辨率三者 是相互制约的。
低的空间分辨率，即较大的瞬时视场可以换取较 好的灰度/温度分辨率、时间分辨率。
当仪器的瞬时视场和灵敏度一定时，温度分辨率 与仪器的扫描速度有关，仪器的扫描速度慢时，对目 标物停留的时间长，就能接收到更多的辐射能，从而 具有较高的温度分辨率，反之若要提高卫星的观测速 度，必然会牺牲温度分辨率。
式中E（）是入射至接收孔径处的光谱辐照度；NEI （）是等效噪声照度。
三、卫星探测的分辨率
1、空间分辨率：是指卫星在某一时刻观测地球的最小面 积。卫星的瞬时视场决定了卫星的空间分辨率。 空间分辨率可以由卫星观测到的最小面积直 径表示，单位为km。 空间分辨率也可以用卫 星的瞬时视场角 表示，单位为弧度。
辐射信息 采集系统
辐射信息收 集转递系统
辐射（光） 电转换系统
电信号处理 和发送系统
扫描 观测 驱动 装置
辐射能收 集的光学 系统，包 括：光栅 ，聚焦装 置等
感应辐射 能，并将 辐射能转 换为电信 号。分量 子、热探 测器两种
对探测 器信号 进行放 大、模 /数转 换等处 理
将处理 好的信 号发送 给天线 或记录 到存储 设备中
瞬时视场（IFOV）
IFOV =2tan-1（W/2f）
W/f 地面瞬时视场（GIFOV）
GIFOV =2htan[IFOV/2]
=Wx（W/f）
=W/m 式中m是放大倍数
m=f/h
探测器宽度W 光学系统
瞬时视场 （IFOV）
地面瞬时视场 （GIFOV）
焦距f 图象空间
高度h 大气 地面
瞬时视场观测点面积为△S
第四章 气象卫星资料的接收和处理
当前 卫星 观测 地球 -大 气采 用的 观测 方式
主动 观测 方式
重量重 耗能大
被动 体积小 观测 重量轻 方式 耗能小
气象雷达
非 扫
照相机
描 摄象机
仪
扫 成像辐射仪 描 非成像辐射仪 仪 成像非成像
第一节 卫星观测仪器的基本特征 一、卫星仪器的组成
扫描仪 光学系统 探测器 信号处理和信号输出系统
NEP EAd
Vn
Vs
或是 NEP EAdVn Vs
式中Vn是探测器输出噪声电压的均方根值，它表示了信号与噪 声的关系，当NEP>1，表示信号大于噪声。
3、等效噪声温度差NE△T
是指目标物温度的改变而引起投射到探测器的辐射功率的 改变正好等于等效噪声功率的温度差。或是目标物温度的改变引 起的响应正好等于探测器输出端的均方根噪声电压。
四、卫星探测仪器的标定
将卫星观测到的辐射值与仪器的输出建立对应关 系。
②、空间分辨率与卫星观测视场的关系 卫星高度越高，在同样的瞬时视场下，观测面积大，空间 分辨率下降。 ③、空间分辨率与卫星观测视角的关系 卫星观测视角倾斜，观测面积增大，分辨率降低。
2、温度分辨率或灰度分辨率
在卫星云图上，如果两个相临瞬时视场的反照率或温度相同， 就无法区分它们。但是当这两个相临瞬时视场的反照率或温度有差 异，并达到一定的数值时，这两个视场就能被分辨，这个能分辨两
个相临目标物的最小反照率差值或温度差称之为灰度分辨率或温 度分辨率。
对于红外波段，通常用等效噪声温度差（NE△T）表示。 如果两个相临瞬时视场的温度差越大，ห้องสมุดไป่ตู้越容易区分它们， 如卷云、积雨云与地面。
红外云图的分辨率还与目标物的温度有关，如目标物的
温度为300k时，NE△T0.3k，而当目标物的温度为185k时
(,)
光谱响应函数通常是规一化的，即
(,)d1 0
如果入射到卫星仪器的辐射为L（），考虑仪器 的光谱响应，则对卫星仪器的探测器有响应辐射为
L()0 (,)L()d
式中L（）是仪器的探测器对入射辐射的响应辐射。
2、等效噪声功率NEP
是指探测器产生的信噪比为1所需的辐射功率，或是投射 到探测器上的辐射，使仪器产生的均方根电压等于探测器本身 均方根噪声电压的辐射功率，即
为了识别地面目标物的细微特征，卫星探测空间分辨率要高，这 就要求卫星观测时的瞬时视场要小，但这样一来，进入卫星仪器的辐 射能减小，可能造成探测仪器没有响应，不能达到探测目的。因此，
为了提高空间分辨率，要提高仪器的灵敏度。对一定仪器的探 测灵敏度瞬时视场不能任意地小。一般VIS波段的辐射能远大 于IR，因此在同样瞬时视场情况下，在VIS波段探测的空间分 辨率大于IR波段探测的空间分辨率。
4、探测度D和探测灵敏度D
探测度表示每瓦辐射功率所能获得的均方根信号噪声电压比， 它是NEP的倒数。
D 1 NEP
探测灵敏度表示单位面积为1cm2，带宽为1GHZ时的探测度， 即
1
D
1
D(Adf)2
Vs(Adf)2 VnEAd
5、信噪比 信号与噪声之比，定义为
SNEN S 0EN(EI)(d)
S 1 S
COS()
1
l2
COS()
h2
S0
或
SR h22sin2C siO n2S()S0
式中
sin1[(Rh)sin]
R
S
l2 h2
S0
卫星斜视与正视时的地面分辨率
卫星探测与空间分辨率的关系
①、空间分辨率与卫星观测视场的关系
二、表征辐射仪的几个参数
1、响应度R和光谱响应函数
响应度R：指每单位输入功率的探测器输出的大小，为输 出信号电压或电流与入射功率之比，写为
R Vs E Ad
Vs是输出电压信号，E是辐照度，Ad为探测器的面积。
光谱响应函数：由于卫星是在一定波长间隔内测量，在 这波长间隔内，响应度随波长而变，这种以波 长为函数的辐射响应称之为光谱响应函数，常 表示为
像素：卫星从某时刻到观测到的辐射就是与瞬时视场 相应的地表小块面积内所有物体反射或发射的辐 射的总合，这小块面积称做像素。像素是构成云 图的最小单位。
由于卫星的瞬时视场很小， 所以在星下点处地面可分辨面积 的直径与瞬时视场间的关系可近 似写为
d0=hxL
NE△T1.4k
3、时间分辨率
指卫星对同一地区观测的时间间隔。其与卫星的 扫描速率、扫描区域和选用的卫星轨道有关。
4、空间、灰度/温度、时间分辨率之间的关系
空间分辨率、灰度/温度分辨率、时间分辨率三者 是相互制约的。
低的空间分辨率，即较大的瞬时视场可以换取较 好的灰度/温度分辨率、时间分辨率。
当仪器的瞬时视场和灵敏度一定时，温度分辨率 与仪器的扫描速度有关，仪器的扫描速度慢时，对目 标物停留的时间长，就能接收到更多的辐射能，从而 具有较高的温度分辨率，反之若要提高卫星的观测速 度，必然会牺牲温度分辨率。
式中E（）是入射至接收孔径处的光谱辐照度；NEI （）是等效噪声照度。
三、卫星探测的分辨率
1、空间分辨率：是指卫星在某一时刻观测地球的最小面 积。卫星的瞬时视场决定了卫星的空间分辨率。 空间分辨率可以由卫星观测到的最小面积直 径表示，单位为km。 空间分辨率也可以用卫 星的瞬时视场角 表示，单位为弧度。
辐射信息 采集系统
辐射信息收 集转递系统
辐射（光） 电转换系统
电信号处理 和发送系统
扫描 观测 驱动 装置
辐射能收 集的光学 系统，包 括：光栅 ，聚焦装 置等
感应辐射 能，并将 辐射能转 换为电信 号。分量 子、热探 测器两种
对探测 器信号 进行放 大、模 /数转 换等处 理
将处理 好的信 号发送 给天线 或记录 到存储 设备中
瞬时视场（IFOV）
IFOV =2tan-1（W/2f）
W/f 地面瞬时视场（GIFOV）
GIFOV =2htan[IFOV/2]
=Wx（W/f）
=W/m 式中m是放大倍数
m=f/h
探测器宽度W 光学系统
瞬时视场 （IFOV）
地面瞬时视场 （GIFOV）
焦距f 图象空间
高度h 大气 地面
瞬时视场观测点面积为△S
第四章 气象卫星资料的接收和处理
当前 卫星 观测 地球 -大 气采 用的 观测 方式
主动 观测 方式
重量重 耗能大
被动 体积小 观测 重量轻 方式 耗能小
气象雷达
非 扫
照相机
描 摄象机
仪
扫 成像辐射仪 描 非成像辐射仪 仪 成像非成像
第一节 卫星观测仪器的基本特征 一、卫星仪器的组成
扫描仪 光学系统 探测器 信号处理和信号输出系统
NEP EAd
Vn
Vs
或是 NEP EAdVn Vs
式中Vn是探测器输出噪声电压的均方根值，它表示了信号与噪 声的关系，当NEP>1，表示信号大于噪声。
3、等效噪声温度差NE△T
是指目标物温度的改变而引起投射到探测器的辐射功率的 改变正好等于等效噪声功率的温度差。或是目标物温度的改变引 起的响应正好等于探测器输出端的均方根噪声电压。
四、卫星探测仪器的标定
将卫星观测到的辐射值与仪器的输出建立对应关 系。
②、空间分辨率与卫星观测视场的关系 卫星高度越高，在同样的瞬时视场下，观测面积大，空间 分辨率下降。 ③、空间分辨率与卫星观测视角的关系 卫星观测视角倾斜，观测面积增大，分辨率降低。
2、温度分辨率或灰度分辨率
在卫星云图上，如果两个相临瞬时视场的反照率或温度相同， 就无法区分它们。但是当这两个相临瞬时视场的反照率或温度有差 异，并达到一定的数值时，这两个视场就能被分辨，这个能分辨两
个相临目标物的最小反照率差值或温度差称之为灰度分辨率或温 度分辨率。
对于红外波段，通常用等效噪声温度差（NE△T）表示。 如果两个相临瞬时视场的温度差越大，ห้องสมุดไป่ตู้越容易区分它们， 如卷云、积雨云与地面。
红外云图的分辨率还与目标物的温度有关，如目标物的
温度为300k时，NE△T0.3k，而当目标物的温度为185k时
(,)
光谱响应函数通常是规一化的，即
(,)d1 0
如果入射到卫星仪器的辐射为L（），考虑仪器 的光谱响应，则对卫星仪器的探测器有响应辐射为
L()0 (,)L()d
式中L（）是仪器的探测器对入射辐射的响应辐射。
2、等效噪声功率NEP
是指探测器产生的信噪比为1所需的辐射功率，或是投射 到探测器上的辐射，使仪器产生的均方根电压等于探测器本身 均方根噪声电压的辐射功率，即
为了识别地面目标物的细微特征，卫星探测空间分辨率要高，这 就要求卫星观测时的瞬时视场要小，但这样一来，进入卫星仪器的辐 射能减小，可能造成探测仪器没有响应，不能达到探测目的。因此，
为了提高空间分辨率，要提高仪器的灵敏度。对一定仪器的探 测灵敏度瞬时视场不能任意地小。一般VIS波段的辐射能远大 于IR，因此在同样瞬时视场情况下，在VIS波段探测的空间分 辨率大于IR波段探测的空间分辨率。
4、探测度D和探测灵敏度D
探测度表示每瓦辐射功率所能获得的均方根信号噪声电压比， 它是NEP的倒数。
D 1 NEP
探测灵敏度表示单位面积为1cm2，带宽为1GHZ时的探测度， 即
1
D
1
D(Adf)2
Vs(Adf)2 VnEAd
5、信噪比 信号与噪声之比，定义为
SNEN S 0EN(EI)(d)
S 1 S
COS()
1
l2
COS()
h2
S0
或
SR h22sin2C siO n2S()S0
式中
sin1[(Rh)sin]
R
S
l2 h2
S0
卫星斜视与正视时的地面分辨率
卫星探测与空间分辨率的关系
①、空间分辨率与卫星观测视场的关系
二、表征辐射仪的几个参数
1、响应度R和光谱响应函数
响应度R：指每单位输入功率的探测器输出的大小，为输 出信号电压或电流与入射功率之比，写为
R Vs E Ad
Vs是输出电压信号，E是辐照度，Ad为探测器的面积。
光谱响应函数：由于卫星是在一定波长间隔内测量，在 这波长间隔内，响应度随波长而变，这种以波 长为函数的辐射响应称之为光谱响应函数，常 表示为