天宮二號3D成像微波高度計(jì)取得重大成果

隨著2月20日新一輪對地觀測周期的結(jié)束，天宮二號3D成像高度計(jì)已在軌運(yùn)行888天。迄今為止，天宮二號高度計(jì)已經(jīng)獲得大量重點(diǎn)海區(qū)和典型陸地區(qū)域的觀測數(shù)據(jù)。初步研究表明，其對較大湖泊水位高度變化的監(jiān)測能力強(qiáng)于在軌的雷達(dá)高度計(jì)。由于對水體高度敏感，天宮二號高度計(jì)展現(xiàn)了對海岸帶的獨(dú)特觀測能力。

據(jù)悉，天宮二號高度計(jì)是繼美國NASA奮進(jìn)號航天干涉SAR（SRTM）試驗(yàn)（2000年）、歐空局測冰衛(wèi)星Cryosat-2（2010年）的SIRAL之后國際上第三個(gè)星載雙天線干涉雷達(dá)，同時(shí)也是迄今對地球進(jìn)行成像觀測的電磁波頻率最高的雷達(dá)，是國際上第一個(gè)突破傳統(tǒng)星載高度計(jì)只能進(jìn)行星下點(diǎn)沿飛行方向一維線觀測、刈幅只有數(shù)公里的局限，單側(cè)幅寬達(dá)到數(shù)十公里、海平面高度相對測量精度達(dá)到厘米級、絕對測量精度達(dá)到分米級的寬刈幅雷達(dá)高度計(jì)（如果軌道高度800km以上則能夠?qū)崿F(xiàn)單側(cè)100km以上的觀測幅寬）。經(jīng)測試，所有工程指標(biāo)和儀器性能指標(biāo)均達(dá)到或超過任務(wù)要求，觀測刈幅超過了35km，在沒有搭載用于大氣路徑時(shí)延校正的微波輻射計(jì)的條件下，利用大氣數(shù)值模型進(jìn)行路徑試驗(yàn)估計(jì)，使海平面相對測高精度達(dá)到8.2cm，在定軌精度為分米量級的情況下絕對測高精度達(dá)到21cm，海面風(fēng)速測量精度約1.65m/s，波向測量精度優(yōu)于15°。

天宮二號高度計(jì)實(shí)現(xiàn)了多方面的技術(shù)突破和創(chuàng)新：總體技術(shù)方面，在國際上首次試驗(yàn)驗(yàn)證了采用小入射角和短基線干涉測量技術(shù)，以及新型高度跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬刈幅海平面高度厘米級測量精度的工作機(jī)理，并在國際上首次獲得了三維海面形態(tài)觀測結(jié)果；在高相干雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真、研制技術(shù)以及高精度信號處理技術(shù)方面，雷達(dá)系統(tǒng)的干涉相位測量精度達(dá)到0.02°。所研制的高度跟蹤器和自動(dòng)增益控制算法實(shí)現(xiàn)了全球海陸觀測的自動(dòng)切換和自適應(yīng)跟蹤與控制；在單項(xiàng)技術(shù)方面，在國際上首次星載應(yīng)用Ku波段超過100W大功率脈沖固態(tài)功放；憑借Ku 波段高增益波導(dǎo)縫隙陣天線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一體化設(shè)計(jì)，加工和焊接的單體電尺寸達(dá)到國內(nèi)最大；推動(dòng)實(shí)現(xiàn)了高保相成像算法、高精度定位算法以及高精度干涉基線校正方法等信號處理方法和算法。

天宮二號高度計(jì)的幅度圖像和三維高程圖像與谷歌光學(xué)圖像融合后的偽彩色圖像