隨著2月20日新一輪對地觀測周期的結(jié)束，天宮二號三維成像高度計(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)。在海洋觀測中，在進(jìn)行海平面高度測量的同時(shí)，觀測到了大量海面雨團(tuán)、強(qiáng)降雨、內(nèi)波、海洋鋒面、涌浪、溢油、渦旋、淺海地形調(diào)制等典型海洋現(xiàn)象，這些觀測數(shù)據(jù)將在海洋環(huán)境和海洋科學(xué)研究中發(fā)揮獨(dú)特作用。在陸地觀測中，天宮二號三維成像高度計(jì)成功獲取了我國青藏高原湖泊以及大量的內(nèi)陸湖泊、江河水體、典型沙漠、亞馬遜熱帶雨林等典型地表的觀測數(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。
天宮二號高度計(jì)與歐空局ascat風(fēng)速反演精度對比。色標(biāo)圖中的數(shù)字代表入射角
近日，*第二海洋研究所、衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心和*空間科學(xué)中心研究人員在天宮二號高度計(jì)海面風(fēng)速反演方法研究中取得進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了海面風(fēng)速的高精度反演，研究成果近在遙感領(lǐng)域期刊ieee journal of selected topics in applied earth observations and remote sensing上發(fā)表。
星載雷達(dá)高度計(jì)是一種能夠以厘米級的精度測量海平面高度的微波遙感器，是海洋動力環(huán)境觀測的主要遙感器之一，其在海洋科學(xué)、海洋環(huán)境觀測和預(yù)報(bào)、氣候變化研究中發(fā)揮著不可替代的作用。
2016年9月15日22:04分，由中科院空間中心微波遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的天宮二號三維成像微波高度計(jì)隨天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地發(fā)射升空，成為上個(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、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800公里以上則能夠?qū)崿F(xiàn)單側(cè)100公里以上的觀測幅寬)。天宮二號高度計(jì)在實(shí)現(xiàn)寬刈幅海面測高的同時(shí)，可對海面三維形態(tài)以及海洋內(nèi)波進(jìn)行觀測，還可對海面風(fēng)速和海面有效波和波向進(jìn)行測量。天宮二號高度計(jì)以的1-8度視角從太空對地球海洋和陸地進(jìn)行雷達(dá)干涉成像觀測，以這一獨(dú)特的視角所獲取的觀測數(shù)據(jù)呈現(xiàn)了許多獨(dú)特現(xiàn)象，例如對海面和陸表水體呈現(xiàn)強(qiáng)散射，有利于對地球水體的觀測，對沙漠的干涉觀測數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出很好的相干性。
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高的雷達(dá)。
天宮二號高度計(jì)自2016年9月22日開機(jī)以來，設(shè)備工作狀態(tài)良好，性能穩(wěn)定，先后經(jīng)歷了在軌測試階段和拓展試驗(yàn)階段。在軌測試結(jié)果表明所有工程指標(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35公里，在沒有搭載用于濕大氣路徑時(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8.2厘米，在定軌精度為分米量級的情況下測高精度達(dá)到21厘米，海面風(fēng)速測量精度約1.65米/秒，波向測量精度優(yōu)于15度。
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：
在總體技術(shù)方面，在上試驗(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，并在上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度。所研制的高度跟蹤器和自動增益控制算法實(shí)現(xiàn)了海陸觀測的自動切換和自適應(yīng)跟蹤與控制。
在單項(xiàng)技術(shù)方面，在上星載應(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)大；推動實(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。
(原文標(biāo)題：天宮二號三維成像微波高度計(jì)取得系列成果)