用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微波遙感技術領域，尤其涉及一種用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]微波遙感是指利用微波傳感器分析地物發射或反射的微波輻射回波，經過解譯分析來識別地物的技術。電磁波傳輸過程中與地物相互作用的機理可描述為:地物受電磁波照射，其表面或體內感應出變化的面電荷或體電荷，產生散射回波，電磁波受到地物介電的調制作用，使散射回波的性質有別于入射波。這種調制影響效應決定于目標物理結構和性質，不同地物對相同入射波具有不同的調制特性。這種調制作用使散射回波的頻率、振幅、相位以及極化等參量發生變化。即散射回波中含有與地物直接相關的物理結構信息，入射波與散射回波在頻率、幅度、相位以及極化特性上的差異，就成為獲取地物散射特征及反演地表參數的重要依據。因為土壤含水量的不同使其表現出明顯不同的介電特性，使散射系數明顯依賴于土壤濕度，這是微波遙感測量反演土壤水分的物理基礎。
[0003]但是目前散射系數(包括散射回波的頻率、振幅、相位以及極化等參量)與地面特征參數的對應關系都是通過理論或依靠經驗所得，即微波遙感衛星獲取的散射系數對應的是某一區域的地面特征參數，區域地面特征參數往往存在不均勻性，且微波傳輸容易受到云層大氣和其它遮擋物的影響，這種對應關系與實際往往存在較大誤差，不利于高精度反演地表參數。
【實用新型內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種結構簡單、使用方便的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置。本實用新型可以用于測定微波遙感各種類型地面的散射系數，以反演地面特征。
[0005]本實用新型解決上述技術問題的技術方案是:一種用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置，其特征是:包括微波發射機、散射計、微波防漏罩和地面平臺，微波發射機的發射天線、散射計的接收天線和地面平臺位于微波防漏罩內，地面平臺上裝有土壤或草地或水層或雪層或冰層。
[0006]上述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置中，所述的微波防漏罩罩體下方設有缺口，發射天線和接收天線的接線從缺口中穿過。
[0007]上述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置中，所述的微波防漏罩表面封閉有水層。
[0008]上述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置中，所述的地面平臺包括地面支架和盒形容器，盒形容器中部通過軸承連接在地面支架上。
[0009]上述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置中，所述的地面支架上部有一網面，網面可沿支架上下移動，散射計的接收天線安裝在網面上，可在網面上水平移動。
[0010]上述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置中，所述的發射天線通過軸承與地面平臺上部相連。
[0011]本實用新型的技術效果在于:本實用新型中通過改變盒形容器土壤含水率或地表粗糙度等參數或者換成其他地表類型，都可測量得到不同的后向散射系數，之后可計算各種不同情況下的地表特征參數集，并分析總結出各種地表類型的特征參與散射系數的對應關系，為微波遙感精確分別確定地面類型提供依據。另外，本實用新型完整呈現了微波遙感的過程和原理，便于學習和理解各種不同條件下地表后向散射系數變化的原因，因此也可用于相關專業的教學和實驗。
【附圖說明】
[0012]圖1是用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置地面平臺結構示意圖。
[0013]圖2是用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置整體結構示意圖。
[0014]圖中:1微波發射機；2散射計；3微波防漏罩；4地面平臺；5微波發射機的發射天線；6散射計的接收天線；7地面支架；8盒形容器；9盒形容器中部軸承；10網面；11發射天線軸承；12水層；13缺口。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0016]參見圖1、2，本實用新型包括微波發射機1、散射計2、微波防漏罩3和地面平臺4，微波發射機的發射天線5、散射計的接收天線6和地面平臺4位于微波防漏罩內，地面平臺4上裝有土壤或一定厚度的草地或水層或雪層或冰層。
[0017]微波防漏罩3表面封閉有一定厚度的水層，罩體下方有若干缺口，微波發射機的發射天線5和散射計的接收天線6的接線從缺口中穿過。微波防漏罩3表面的水層吸收輻射至表面的表面，近似構成一個電磁場吸收邊界。微波防漏罩3可用透明不吸波材料制成，以便隨時觀察內部設備的位置變化。
[0018]如圖1所示，地面平臺4包括地面支架7和盒形容器7，盒形容器7中部通過軸承9連接在地面支架7上，盒形容器8可繞該軸承9旋轉，與地面形成一定夾角。地面支架7和盒形容器8均選用不吸波材料。盒形容器8內部乘裝的物料可以更換，可以換成不同含水率或地表粗糙度的土壤或其他雪層冰層等，以測定不同地面類型散射系數。使盒形容器中物料表面與地面形成一定夾角目的是模擬實際地面不平坦的情況，以測得不同地面傾角時的散射系數。
[0019]地面支架7上部有一網面10，網面10可沿支架上下移動，散射計的接收天線5安裝在網面上，可在網面10上水平移動。移動的接收天線6可分析各個不同方向接受的微波輻射參數與接收角度的關系，提供更豐富的實驗數據。
[0020]微波發射機的發射天線5通過軸承與地面平臺4上部相連，發射天線5可繞軸承旋轉，改變發射天線5的發射方向。這是為了模擬實際情況中衛星發射天線與不同地面位置夾角是變化的，測得發射天線不同傾角時的地面散射系數
[0021]本實用新型中，微波發射機的輸入信號是由數控板來控制微波的VC0產生線性調頻散射系數信號，頻率變化為三角波規律，發射機功率放大器將信號放大后，經過探測/校準散射系數開關與發射天線相連，發射微波的中心頻率分別為10GHz、5.3GHz、3.1GHz和2GHzo
[0022]微波散射計原理與常規雷達基本相同。散射計依靠分析從接收天線接收的微波信號計算測量地物的地散射系數表面積(或體積)的散射或反射特性，散射計基于有源雷達的工作原理，但主要散射系數輸出量為目標雷達截面積，位置作為必要的輔助信息輸出。可見散射計是定量化散射系數的測試設備，存在著測量精確度和準確度兩個概念，因而其體制、設計方法、和散射系數測量方法與普通雷達有明顯區別。
[0023]后向散射系數是地物目標后向散射特性的表征形式，其后向散射系數σ主要受雷達系統參數和地表特征參數兩部分的影響，可用下式描述:
[0024]σ = f ( λ , θ , ρ).g( ε , Ζ)
[0025]式中:系統參數集f包括波長λ、入射角Θ、極化方式ρ等，地表特征參數集g包括復介電常數ε (與地表類型和含水率或地表粗糙度有關)、表面粗糙度Ζ等。影響后向散射的雷達系統參數集f由所選系統設備所確定，后向散射系數σ與地表特征參數集g則存在一一對應關系。其中后向散射系數σ是可以通過雷達系統測定，之后地表特征參數集g可以計算出來。改變土壤含水率或地表粗糙度等參數或者換成其他地表類型，都可測量得到不同的后向散射系數σ，之后同樣計算各種不同情況下的地表特征參數集g，并分析總結出各種地表類型的特征參數與散射系數的對應關系，為微波遙感精確分別和確定地面類型提供依據。
【主權項】
1.一種用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置，其特征是:包括微波發射機、散射計、微波防漏罩和地面平臺，微波發射機的發射天線、散射計的接收天線和地面平臺位于微波防漏罩內，地面平臺上裝有土壤或草地或水層或雪層或冰層。2.根據權利要求1中所述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置，其特征是:微波防漏罩罩體下方設有缺口，發射天線和接收天線的接線從缺口中穿過。3.根據權利要求1中所述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置，其特征是:地面平臺包括地面支架和盒形容器，盒形容器中部通過軸承連接在地面支架上。4.根據權利要求3中所述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置，其特征是:地面支架上部有一網面，網面可沿支架上下移動，散射計的接收天線安裝在網面上，可在網面上水平移動。5.根據權利要求3中所述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置，其特征是:發射天線通過軸承與地面平臺上部相連。6.根據權利要求1所述的用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置，其特征是:所述的微波防漏罩表面封閉有水層。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于測定微波遙感地面散射系數的實驗裝置。它包括微波發射機、散射計、微波防漏罩和地面平臺，微波發射機的發射天線、散射計的接收天線和地面平臺位于微波防漏罩內，地面平臺上裝有土壤或一定厚度的草地或水層或雪層或冰層。本實用新型中通過改變土壤含水率或地表粗糙度等參數或者換成其他地表類型，可測量得到不同的后向散射系數，之后可計算各種不同情況下的地表特征參數，并分析總結出各種地表類型的特征參數，為微波遙感精確分別確定地面類型提供依據。
【IPC分類】G01N22/00
【公開號】CN205067387
【申請號】CN201520857345
【發明人】李羲, 李朝奎, 胡焜豪, 李楊, 趙亞楠, 王寧
【申請人】湖南科技大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月30日