中法海洋卫星散射计Level-1数据测试系统设计与实现

来源 :中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) | 被引量 : 0次 | 上传用户:sonic0824
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中法海洋卫星(CFOSAT,China-France Oceanography Satellite)散射计是国际上首个扇形波束圆锥扫描体制散射计,可以获得目标多个入射角的观测数据。CFOSAT散射计地面预处理业务软件生成Level-1数据,包括Level-1A(L1A)和Level-1B(L1B)数据。针对CFOSAT散射计地面数据处理对Level-1数据测试和分析的需求,设计开发了CFOSAT散射计Level-1数据测试软件系统。该软件系统可快速有效地获得CFOSAT散射计工作状态和Level-1数据的测试评估结果。对CFOSAT散射计Level-1数据的测试分析表明了CFOSAT散射计数据预处理算法的正确性,同时也表明CFOSAT散射计具有较高的后向散射系数观测精度。该软件有助于全面掌握CFOSAT散射计在轨工作情况和业务数据产品的状态,从而为CFOSAT散射计数据预处理算法优化提供重要参考。本文的主要研究内容如下:根据CFOSAT散射计Level-1数据测试和分析的需求,设计了CFOSAT散射计Level-1数据测试系统的顶层框架。系统结构分为应用层、技术支持层、数据层和基础设施层。其中系统应用层直接为用户提供服务,可完成CFOSAT散射计Level-1A、Level-1B数据的测试分析,同时可辅助于散射计数据预处理的算法优化。技术支持层包含了支撑系统的核心技术,利用My SQL数据库实现数据的存储和管理,利用MATLAB和VC++混合编程技术兼顾了运行速度和数据处理的灵活性,采用Open MP并行处理技术提高了系统处理复杂问题的速度。数据层包含了支撑整个系统运行的各类数据,基础设施层包括支撑该软件运行的硬件设备和软件环境。基于CFOSAT散射计Level-1A和Level-1B数据,软件系统实现了CFOSAT散射计数据测试和性能分析。对于CFOSAT散射计Level-1A数据,该软件可获得输入数据特定时间段的连续性和稳定性的变化特征;可以完成输入数据项的交叉比较,获得输入数据项的关联特性。基于My SQL数据库,可便捷地对数据长时间尺度的变化进行分析比较。对于CFOSAT散射计Level-1B数据,该软件可以在外部风场时空匹配的基础上,对后向散射系数精度进行分析和评估;可以实现基于特定风速和特定观测区域的后向散射系数的统计分析、精度评估;可以结合L1B仿真数据对后向散射系数进行比较和分析。作为CFOSAT散射计Level-1数据测试系统的重要应用,本文针对CFOSAT散射计系统特性和数据预处理算法的特点,实现了噪声的自适应处理。在对CFOSAT散射计观测数据连续监测的基础上,分析了CFOSAT散射计接收信号的稳定性和噪声校正因子的相关性,提出了一种基于内部噪声和定标信号的双参量自适应模型,利用该模型自适应地调节噪声校正因子,可获得噪声的准确估计,提高后向散射系数的观测精度,从而可获得一致准确的风场观测性能。该算法已应用到实际的业务数据处理中,数据测试结果表明,该方法有效降低了风场反演的误差。
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