《卫星气象》学习资料：Ch4_卫星观测及其资料的接收和预处理

光学系统 探测器
信号处理和信号输出系统
辐射信 息采集 系统
扫描 观测 驱动 装置
辐射信息 收集转递 系统
辐射能收 集的光学 系统，包 括：光栅 ，聚焦装 置等
辐射/光 电转换系 统
感应辐射 能，并将 辐射能转 换为电信 号。分量 子、热探 测器两种
电信号处 理和发送 系统
对探测 器信号 进行放 大、模/ 数转换 等处理
5、探测度D和探测灵敏度D
探测度表示每瓦辐射功率所能获得的均方根信号噪声 电压比，它是NEP的倒数。
D 1 NEP
探测灵敏度表示单位面积为1cm2，带1宽为1GHZ时的探
测度，即
D
D(Ad f
1
)2
Vs ( Ad f Vn EAd
)2
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高度h
2) 地面瞬时视场GIFOV
=2h*tan[IFOV/2]
≈h*IFOV
地面
------
星下点分辨率
地面瞬时视场
GIFOV
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球
被
体积小 仪 摄像机
大
动
重量轻
气
式
耗能小
扫描式
的
非扫描式
方
辐
式
射
成像辐射仪
仪
非成像辐射仪
成像非成像
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扫描仪
一、卫星观测仪器
64级=26, 256级=28, 1024级=210
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1.空间分辨率
卫星在某一时刻观测地球
光学系统
卫星
的最小面积。
瞬时视
场IFOV
1) 瞬时视场IFOV（空间立体角）
卫星
------ 波束宽度
3、等效噪声功率NEP
是指探测器产生的信噪比为1所需的辐射功率，或 是投射到探测器上的辐射，使仪器产生的均方根电压 等于探测器本身均方根噪声电压的辐射功率，即
NEP EAd
Vn
Vs
或是
NEP EAdVn Vs
式中Vn是探测器输出噪声电压的均方根值，它表示了 信号与噪声的关系，当NEP>1，表示信号大于噪声。
R Vs EAd
E是辐照度，Ad是探测器面积。
卫星在一定波长间隔内进行测量时，其响应度会随着 波长的变化而变化，这种随波长变化的辐射响应称之 为光谱响应函数。
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3)卫星斜视时的地面分辨率
l R
sin sin
S
l2 h2
S '
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2、灰度分辨率或温度分辨率
在红外云图或可见光云图上，如果相邻两个邻接瞬时 视场的反照率或温度相同，其色调也相同，这就会无法区 分它们。但是是当这两个瞬时视场内目标物的温度或反照 率有差异，并达到一定数值时，这两个视场就能被分辨， 这个能被分辨的最小温度差或反照率差值称为灰度分辨率 或温度分辨率。
第四章 卫星的观测及其资 料的接收和预处理
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4.1 气象卫星观测
卫 星 观 测 地
主 动 式
重量重 耗能大
气象雷达
成 像
照相机
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4、等效噪声温度差NE△T
是指目标物温度的改变而引起投射到探测器的辐射功 率的改变化正好等于等效噪声功率的温度差。或是目标物 温度的改变引起的响应正好等于探测器输出端的均方根噪 声电压。
2、信噪比 信号与噪声之比，定义为
S E()d
SNE N 0 NEI ()
式中E（）是入射至接收孔径处的光谱辐照度；NEI（） 是等效噪声照度。
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Leabharlann Baidu
三、卫星探测的分辨率
卫星能区分两个相临物体的能力。表征卫星探测分辨率的 参数有三个：空间分辨率、灰度分辨率和时间分辨率。 1、空间分辨率
指卫星在某一时刻观测地球的最小面积。 从卫星到观测地表面积之间构成的空间立体角称做瞬 时视场，卫星的瞬时视场决定了卫星的空间分辨率。 像素：卫星从某时刻到观测到的辐射就是与瞬时视场相应 的地表小块面积内所有物体反射或发射的辐射的总合，这 小块面积称做像素。像素是构成云图的最小单位。
垂直轨道方向
卫星轨道方向
(b) (a)
(c)
(C)线性阵列探测器前推式扫描
(d)
(d)圆锥扫描
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二、卫星仪器的技术参数
1、响应度和光谱响应函数 响应度：是指每单位输入功率的探测器的输出大小， 即为输出信号电压与入射功率之比。
将处理 好的信 号发送 给天线 或记录 到存储 设备中
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卫星的空间扫描方式
(a)单个探测器线扫描
(b)多探测器扫描
卫星轨道方向