Uzaktan Algılama Tiangong-23D görüntüleme mikrodalga altimetre 888 gündür yörüngede ve sonuçlarla dolu
20 Şubat 2019'da yeni Dünya gözlem döngüsünün sona ermesiyle, Tiangong-23B görüntüleme altimetre 888 gündür yörüngede. Şimdiye kadar Tiangong-2 altimetre, önemli deniz alanlarında ve tipik kara alanlarında çok sayıda gözlem verisi elde etti. Okyanus gözlemlerinde, deniz seviyesi yükseklikleri ölçülürken, deniz yüzeyindeki yağmur kütleleri, şiddetli yağışlar, iç dalgalar, okyanus cepheleri, dalgalanmalar, petrol sızıntıları, girdaplar ve sığ deniz topografik modülasyonları gibi çok sayıda tipik okyanus fenomeni gözlemlenmiştir. Deniz ortamında ve deniz bilimsel araştırmalarında benzersiz bir rol oynayacaktır. Arazi gözleminde Tiangong-23D görüntüleme altimetre, Çin'deki Qinghai-Tibet Platosu'ndaki göller ve çok sayıda iç göl, nehir suyu kütleleri, tipik çöller ve Amazon yağmur ormanları gibi tipik kara yüzeylerinin gözlem verilerini başarıyla elde etti. Ön araştırmalar, daha büyük göllerin su seviyesindeki değişiklikleri izleme yeteneğinin yörüngedeki radar altimetresinden daha güçlü olduğunu gösteriyor. Tiangong-2 altimetre, su kütlelerine karşı yüksek hassasiyeti nedeniyle, kıyı bölgelerini gözlemleme konusundaki benzersiz yeteneğini göstermiştir.
Son zamanlarda, Devlet Okyanus İdaresi İkinci Oşinografi Enstitüsü, Ulusal Uydu Okyanus Uygulama Merkezi ve Çin Bilimler Akademisi Ulusal Uzay Bilimi Merkezi'nden araştırmacılar, Tiangong-2 altimetre deniz yüzeyi rüzgar hızı ters çevirme yönteminin araştırmasında ilerleme kaydetti ve deniz yüzeyi rüzgar hızının yüksek hassasiyette ters çevrilmesini sağladı. Araştırma sonuçları yakın zamanda, uzaktan algılama alanında önemli bir dergi olan UYGULAMALI TOPRAK GÖZLEMLERİ VE UZAKTAN ALGILAMADA SEÇİLMİŞ KONULAR DERGİSİ'nde yayınlandı.
Spaceborne radar altimetre, deniz seviyesini santimetre düzeyinde hassasiyetle doğru bir şekilde ölçebilen bir mikrodalga uzaktan kumanda sensörüdür.Deniz dinamik çevre gözlemi için ana uzaktan sensörlerden biridir.Deniz bilimi, deniz ortamı gözlem ve tahmini ile küresel iklim değişikliği araştırmalarında kullanılır. 'Da yeri doldurulamaz bir rol oynar.
15 Eylül 2016 tarihinde saat 22: 04'te, Çin Bilimler Akademisi, Ulusal Uzay Bilimleri Merkezi, Mikrodalga Uzaktan Algılama Teknolojisi Enstitüsü Anahtar Laboratuvarı tarafından geliştirilen Tiangong-2 üç boyutlu görüntülemeli mikrodalga altimetre (bundan sonra Tiangong-2 altimetre olarak anılacaktır) Jiuquan Uydu Fırlatma Üssü uzaya fırlatıldı, geleneksel uzayda taşınan altimetrede uçuş yönü boyunca yalnızca alt uydu noktasının tek boyutlu çizgisini gözlemleyebilen ilk uluslararası atılım oldu ve süpürme genişliği sadece birkaç kilometre ve tek taraflı genişlik düzinelerce ulaştı. Santimetre bağıl ölçüm doğruluğuna ve desimetreden kilometreye ve deniz seviyesine kadar mutlak ölçüm doğruluğuna sahip geniş alanlı radar altimetre (yörünge yüksekliği 800 kilometrenin üzerindeyse, 100 kilometreden fazla tek taraflı bir gözlem genişliği elde edebilir). Tiangong-2 altimetre, geniş kapsamlı deniz yüzeyi yüksekliği ölçümünü gerçekleştirirken deniz yüzeyinin üç boyutlu şeklini ve okyanus iç dalgalarını gözlemleyebilir.Ayrıca deniz yüzeyi rüzgar hızını ve etkili deniz yüzeyi dalgası ve dalga yönünü de ölçebilir. Tiangong-2 altimetre, Dünya'daki okyanusların ve karaların radar interferometrik görüntüleme gözlemlerini, benzeri görülmemiş bir 1-8 derecelik görüş açısıyla uzaydan gerçekleştirir. Bu benzersiz perspektiften elde edilen gözlem verileri, deniz ve kara yüzeyindeki su kütlelerinin görünümü gibi birçok benzersiz olayı gösterir. Güçlü saçılma, dünyanın su kütlelerinin gözlemlenmesine yardımcı olur ve çölün interferometrik gözlem verileri iyi bir tutarlılık gösterir.
Tiangong-2 altimetre, ABD NASA Endeavor Space Interferometric SAR (SRTM) testi (2000) ve ESA buz ölçüm uydusu Cryosat-2 (2010) SIRAL'den sonra dünyadaki üçüncü uydu kaynaklı çift antenli interferometrik radardır. Aynı zamanda dünyanın görüntülenmesi ve gözlemlenmesi için en yüksek elektromanyetik dalga frekansına sahip radardır.
Tiangong-2 altimetre ilk kez 22 Eylül 2016'da açıldığından bu yana, ekipman iyi çalışır durumda ve performansı stabildi. Ardışık olarak yörünge üzerinde test aşamasından ve genişleme test aşamasından geçti. Yörünge içi test sonuçları, tüm mühendislik göstergelerinin ve cihaz performans göstergelerinin görev gereksinimlerini karşıladığını veya aştığını ve gözlem alanının 35 kilometreyi aştığını göstermektedir.Islak atmosferik yol gecikme düzeltmesi için bir mikrodalga radyometre olmadan, atmosferik sayısal modeller kullanılır Yol testinin tahmini, deniz seviyesi ölçümünün nispi doğruluğu 8.2 cm'ye ulaştı, ölçümün mutlak doğruluğu, yörünge belirleme doğruluğu desimetre mertebesindeyken 21 cm'ye ulaştı, deniz yüzeyi rüzgar hızının ölçüm doğruluğu yaklaşık 1.65 m / s ve dalga yönü Ölçüm doğruluğu 15 dereceden daha iyidir.
Tiangong-2 altimetre birçok teknolojik atılım ve yeniliğe ulaştı:
Genel teknoloji açısından, ilk uluslararası deney, geniş aralıklı deniz seviyesi yüksekliğinin santimetre düzeyinde ölçüm doğruluğunu elde etmek için küçük olay açısı ve kısa temel interferometri teknolojisi ve yeni yükseklik izleme teknolojisinin kullanım mekanizmasını doğrulamış ve dünyada ilk kez üç boyutlu ölçüm elde etmiştir. Deniz yüzeyi morfolojisinin gözlem sonuçları; yüksek koherensli radar sistemi tasarımı, simülasyon, geliştirme teknolojisi ve yüksek hassasiyetli sinyal işleme teknolojisi açısından, radar sisteminin interferometrik faz ölçüm doğruluğu 0,02 dereceye ulaşmıştır. Geliştirilen irtifa izleyici ve otomatik kazanç kontrol algoritması, küresel deniz ve kara gözlemlerinin otomatik geçişini ve uyarlamalı takibini ve kontrolünü gerçekleştirir.
Bireysel teknolojiler açısından, uydu kaynaklı Ku-band 300W yüksek güçlü darbeli katı hal güç amplifikatörü bağımsız olarak tasarlanır ve geliştirilir. Dünyada ilk kez Ku-bantlı yüksek güçlü darbeli katı hal güç amplifikatörü dünyada ilk kez uygulandı.Ku-bant yüksek kazançlı dalga kılavuzu slot dizisi anten teknolojisi ile entegre tasarım gerçekleştirildi ve tek birim elektrik işleme ve kaynak boyutu yerli en büyük boyuta ulaştı; yüksek güvenliğin gerçekleştirilmesini teşvik etti Faz görüntüleme algoritmaları, yüksek hassasiyetli konumlandırma algoritmaları ve yüksek hassasiyetli girişim temel düzeltme yöntemleri gibi sinyal işleme yöntemleri ve algoritmaları.
Şekil 1: Tiangong-2 altimetre ve ESCAT arasındaki rüzgar hızı ters çevirme doğruluğunun karşılaştırması. Renk skalasındaki sayı, geliş açısını temsil eder.
Şekil 2: Tiangong-2 altimetre ve ESCAT rüzgar hızı ters çevirme doğruluğunun dağılım grafiğinin karşılaştırması. Karşılaştırmanın hata aralığı, siyah bir düz çizgi ile işaretlenmiştir. Renk skalasındaki sayı, geliş açısını temsil eder.
Şekil 3 ila 9, Tiangong-2 görüntüleme altimetresi tarafından gözlemlenen bazı tipik okyanus olaylarının yanı sıra yüzey su kütlelerinin ve çöllerin gözlem sonuçlarını göstermektedir.
Şekil 3: Belirli bir deniz alanında deniz yüzeyinin gözlem sonuçları Üst görüntü: genlik görüntüsü, alt görüntü: üç boyutlu deniz yüzeyi. Genlik görüntüsü okyanus dalgasının bilgilerini açıkça tersine çevirirken, üç boyutlu görüntü dalgalanma bilgisini daha net yansıtır. Üç boyutlu deniz yüzeyinin orijinal uzaysal çözünürlüğü, dalgaların deniz yüzeyi yükseklik ölçümü üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak ve deniz seviyesi yüksekliğini santimetre düzeyinde doğrulukla elde etmek için çoklu görüntü işleme yoluyla bir kilometre seviyesine kadar işlenebilen yaklaşık 100 m'dir.
Şekil 4: Belirli bir deniz alanında deniz yüzeyinde (üstte), tek dalgalarda (sol altta) ve sığ deniz topografik modülasyonunda (sağ altta) iç dalgalar ve petrol dökülmelerinin gözlem sonuçları. Sonuçlar, küçük olay açıları durumunda, iç dalgaların, soliter dalgaların ve sığ deniz arazisinin geri saçılma modülasyonunun hala açıkça yansıtılabileceğini göstermektedir.
Şekil 5: Doğu Filipinler'de farklı büyüme dönemlerindeki birkaç yağmur kütlesi: bazıları hızlı büyüme döneminde, bazıları olgunluk döneminde ve bazıları yok olma döneminde. Küçük olay açılarında gözlem özelliklerinden dolayı, yağmur kümelerinin geri saçılma katsayısı artık olay açısındaki değişikliklere duyarlı değildir ve geri saçılma katsayıları genellikle 10dB'den büyüktür. Yağmur kütlesinin içi boş alanının geri saçılma katsayısı genellikle diğer alanlara göre 10-20dB daha düşüktür. Yağmur kütlesi, atmosfer ile okyanus arasındaki etkileşimi yansıtmak için genellikle tropikal ve subtropikal sularda görülen bir fenomendir. Yağmur kütlelerinin gözlemlenmesi yoluyla, deniz yüzeyinde yoğun yağış oluşum mekanizmasının incelenmesi faydalı olacaktır.
Şekil 6: Sarı Deniz'de farklı büyüklükteki gemilerin dümen suyunun gözlemleri. Bu sahnede Kelvin, dar V, iç dalgalar ve türbülanslı hareketler olmak üzere dört gemi dalgası görülmektedir. Özellikle, gözlemlenen dar V ve iç dalga uyanmaları teorik modelle oldukça tutarlıdır. Gemi dümen suları yalnızca geri saçılma katsayısının zayıf olduğu arka planda (düşük rüzgar hızı alanı) değil, aynı zamanda geri saçılma katsayısının güçlü olduğu yüksek rüzgar hızı alanında da yansıtılabilir. Küçük olay açısı koşulu altında, dümen suyunun deniz yüzeyi pürüzlülüğü üzerindeki modüle edici etkisinin, geri saçılma katsayısındaki değişimde hala açıkça yansıtılabildiğini göstermektedir.
Şekil 7: Yukarıdaki görüntü Yangtze Nehri ve Wuhan'daki birkaç gölün görüntüleme sonuçlarını göstermektedir. Aşağıdaki görüntü, Tiangong-2 altimetrenin genlik görüntüsünü ve üç boyutlu yükseklik görüntüsünü Google optik görüntüsü (yukarıda) ile birleştirdikten sonra sözde renkli bir görüntüdür. Optik görüntü kıyaslandığında, kaynaşmış görüntüdeki su kütlesinin rengi daha canlı ve yüzey bilgisi daha zengindir.
Şekil 8: Jiangsu, Rudong sahil bölgesinde Tiangong-2'nin altimetre görüntüsü ile Sentry-1'in optik görüntüsünün karşılaştırılması. Tiangong-2 altimetre görüntüsündeki su, daha zengin bir kıyı bölgesini yansıtan güçlü bir saçılma gösterir. (Resim kaynağı: Google Earth)
Şekil 9: Yukarıdaki görüntü, Avustralya'daki Büyük Victoria Çölü'nün görüntüleme sonucudur: Aşağıdaki görüntü, Tiangong-2 altimetrenin genlik görüntüsünü ve üç boyutlu yükseklik görüntüsünü Google Optik görüntüsü (yukarıda) ile birleştirdikten sonraki sözde renkli bir görüntüdür. Optik görüntülerle karşılaştırıldığında, kaynaşmış görüntünün daha net çöl dokusu ve daha ayırt edici özellikleri vardır.
Kaynak: Radar ve Tespit
(Bu makale bir ağ alıntı veya yeniden basımdır, telif hakkı orijinal yazara veya yayın medyasına aittir. Çalışmanın telif hakkına dahilseniz, lütfen bizimle iletişime geçin.)
