K波段微波高光譜輻射計係統研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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謝衍 著

圖書標籤:

• 微波遙感
• 高光譜輻射計
• K波段
• 微波技術
• 輻射測量
• 大氣遙感
• 地球觀測
• 儀器研發
• 信號處理
• 電磁波傳播

齣版社： 中國科學技術齣版社

ISBN：9787504674067

版次：1

商品編碼：12048439

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-12-01

用紙：膠版紙

頁數：128

字數：120000

編輯推薦

　　這本書是在作者的博士論文基礎上進一步補充完善的一部科技著作，內容前沿，對於微波領域的研究生以及相關領域的科技工作者具有很好的參考價值。

內容簡介

　　《K波段微波高光譜輻射計係統研究》主要研究目的在於發展一種大氣探測性能與晴空條件下紅外高光譜傳感器相同或接近，並能夠在全天候條件下工作的微波遙感係統。本專著在國內外現有的研究基礎之上，研究與實現瞭一種地基式K波段微波高光譜輻射計。研究工作 初開始於2007年，其研究目的是希望通過研製一種高頻譜分辨率的微波輻射計，用於驗證能否據此改善大氣廓綫的反演性能。通過將水汽廓綫反演結果與TP/WVP-3000微波輻射計進行對比，驗證瞭本文所設計的80個通道K波段微波高光譜輻射計能夠一定程度上改善水汽廓綫的反演精度和垂直分辨率，並進一步提齣瞭係統頻譜通道數擴展的設計思想。

作者簡介

　　謝衍，男，1987年生於江西南昌，現任職於華東交通大學信息工程學院。2007年畢業於北京航空航天大學電子信息工程學院信息與通信工程係，獲工學學士學位；2010年畢業於北京航空航天大學電子信息工程學院電子與通信工程專業，獲工學碩士學位；同年考入北京航空航天大學電子信息工程學院，電磁場與微波技術專業攻讀博士學位。近年來在微波工程實驗室進行微波輻射計的係統研究。現主要研究方嚮為微波毫米波係統、微波遙感、微波輻射計和射頻電路等。

內頁插圖

K波段微波高光譜輻射計係統研究 內容簡介： 本書深入探討瞭K波段微波高光譜輻射計係統的理論基礎、關鍵技術、係統設計、硬件實現、軟件開發以及實際應用。全書力求從基礎原理齣發，逐步深入到復雜工程細節，旨在為相關領域的研究人員、工程師和學生提供一本全麵、係統且具有實踐指導意義的參考書。 第一章 引論 本章首先迴顧瞭微波輻射計技術的發展曆程，特彆是其在遙感、氣象、海洋學、天文學等領域的廣泛應用。在此基礎上，重點闡述瞭高光譜分辨率微波輻射計的優勢，即能夠捕捉微波頻段內更精細的輻射信息，從而提供更準確、更豐富的地物和大氣參數反演能力。 接著，本章詳細介紹瞭K波段（通常指18-27 GHz）的特點及其在微波遙感中的重要性。K波段由於其在探測大氣水汽、液態水、雲冰以及地錶土壤濕度等方麵的敏感性，成為許多關鍵遙感任務的理想選擇。同時，K波段也麵臨著大氣衰減、儀器噪聲等挑戰，這為高光譜分辨率輻射計的設計提齣瞭更高的要求。 最後，本章梳理瞭K波段微波高光譜輻射計係統的研究現狀和未來發展趨勢，指齣瞭當前研究中存在的關鍵問題和潛在的技術瓶頸，為後續章節的研究內容奠定基礎。 第二章 微波輻射計基本原理 本章從電磁波理論和熱力學統計學齣發，詳細講解瞭微波輻射計的工作原理。核心內容包括： 普朗剋黑體輻射定律： 闡述瞭黑體在不同溫度下産生的微波輻射譜，以及瑞利-金斯近似和維恩近似在不同頻率下的適用性。 微波輻射的物理機製： 詳細分析瞭大氣、地錶、海洋等不同介質産生微波輻射的內在物理過程，包括分子極化、離子極化、電子極化等，以及這些過程與溫度、介電常數、濕度等參數的關係。 輻射傳輸方程（Radiative Transfer Equation, RTE）： 詳細推導瞭RTE在微波頻段下的形式，包括瞭大氣層中散射、吸收、發射等過程的貢獻。強調瞭RTE在反演地物和大氣參數中的核心地位。 信噪比（SNR）和最低可探測溫度差（NETD）： 講解瞭微波輻射計性能的關鍵指標，分析瞭影響SNR和NETD的各種因素，如係統噪聲溫度、帶寬、積分時間等，為後續的儀器設計提供瞭理論依據。 第三章 K波段微波高光譜輻射計係統架構設計 本章著重於K波段微波高光譜輻射計係統的整體架構設計。內容涵蓋： 係統構成： 詳細描述瞭高光譜微波輻射計係統的基本組成部分，包括天綫、射頻前端、後端信號處理器、數據采集與存儲係統、電源及控製係統等。 高光譜分辨率實現途徑： 深入探討瞭實現高光譜分辨率的幾種主要技術路綫，包括： 數字傅裏葉變換（DFT）或快速傅裏葉變換（FFT）光譜儀： 詳細介紹基於數字信號處理的FFT光譜儀的工作原理，包括其結構、采樣率、FFT點數等對分辨率的影響。 聲錶麵波（SAW）或延遲綫光譜儀： 介紹基於模擬器件的高光譜分辨率實現方式，分析其優缺點。 數字即時帶通濾波器組（Digital Instantaneous Bandwidth Filter Bank, DIBF）： 講解DIBF的工作原理，包括濾波器組的設計、數字下變頻等關鍵技術。 係統參數選擇： 針對K波段，詳細討論瞭中心頻率、帶寬、光譜分辨率、采樣速率、動態範圍等關鍵參數的選擇原則和相互影響。 係統集成與接口設計： 探討瞭各子係統之間的接口定義、信號傳輸方式、時鍾同步等集成問題，確保係統整體的穩定性和協同工作。 第四章 關鍵技術與硬件實現 本章將深入到K波段微波高光譜輻射計係統的硬件實現細節，聚焦於關鍵技術。 天綫設計與優化： K波段天綫類型選擇： 討論瞭喇叭天綫、拋物麵天綫、相控陣天綫等在K波段的應用，分析其增益、波束寬度、旁瓣等性能指標。 低旁瓣和寬帶設計： 重點研究如何設計低旁瓣和寬帶天綫，以減少地雜波乾擾和滿足係統帶寬需求。 校準天綫： 介紹用於係統校準的天綫，如全嚮天綫或標準喇叭天綫。 射頻前端設計： 低噪聲放大器（LNA）： 詳細講解K波段LNA的設計要求，包括低噪聲係數、高增益、良好的穩定性和綫性度。介紹不同LNA拓撲結構（如單級、級聯、平衡型）的優劣。 混頻器與下變頻： 闡述混頻器在將K波段信號下變頻到中頻（IF）或基帶（BB）過程中的作用，分析混頻器的噪聲和非綫性對係統性能的影響。 濾波器與匹配網絡： 介紹用於信號濾波、阻抗匹配的關鍵無源和有源器件，以及它們的設計原則。 噪聲源與校準模塊： 詳細說明用於係統內定標和外定標的噪聲源的設計和集成，包括其穩定性和準確性。 高光譜信號處理後端： 模數轉換器（ADC）： 討論ADC的采樣率、量化位數、動態範圍等參數對高光譜分辨率和精度的要求。 FPGA/ASIC設計： 深入講解基於FPGA或ASIC實現FFT計算、濾波器組處理、數字下變頻等核心算法的架構設計和優化。 數字信號處理（DSP）算法： 詳細介紹實際的信號處理算法，如FFT算法的實現細節、頻率校準、增益校準、雜散響應抑製等。 其他關鍵部件： 精密時鍾源： 強調高精度、低抖動時鍾對數字信號處理同步性和頻譜分辨率的重要性。 溫度控製與穩定： 分析溫度變化對放大器、混頻器等器件性能的影響，提齣相應的溫度控製和補償措施。 第五章 數據處理與反演算法 本章聚焦於從高光譜輻射計測量數據中提取有價值信息的方法。 原始數據預處理： 去直流、去噪： 介紹常用的信號去噪算法，如滑動平均、卡爾曼濾波等。 增益和偏移校正： 詳細說明如何利用校準噪聲源的數據對係統的增益和偏移進行校正。 頻率和幅度校準： 講解如何精確校準頻譜的頻率軸和幅度響應。 輻射溫度（Brightness Temperature, Tb）計算： 亮溫定義與計算： 闡述亮溫的概念，並介紹基於測量數據計算亮溫的方法，包括考慮係統噪聲、校準係數等。 多光譜/高光譜亮溫： 探討如何從連續的高光譜數據中提取特定頻點的亮溫值。 反演算法研究： 物理反演模型： 詳細介紹基於輻射傳輸方程（RTE）的物理反演方法。分析正嚮模型（根據大氣和地錶參數計算亮溫）的建立，以及反演過程中的誤差分析和不確定性評估。 統計反演模型： 介紹基於統計學習方法（如多元迴歸、神經網絡、支持嚮量機等）的反演模型，分析其在數據量充足情況下的優勢。 混閤反演方法： 探討結閤物理和統計方法的混閤反演策略。 關鍵反演參數： 詳細討論K波段高光譜輻射計能夠反演的關鍵參數，包括： 大氣水汽含量（Integrated Water Vapor, IWV）： K波段對水汽譜綫（如22.2 GHz）敏感，高光譜分辨率有助於更精確地反演IWV。 液態水路徑（Liquid Water Path, LWP）： K波段也能感知液態水，與IWV結閤提供更全麵的雲信息。 雲冰路徑（Ice Water Path, IWP）： 在特定頻點，K波段也能提供關於雲冰的信息。 土壤濕度： K波段對土壤的介電常數敏感，可用於探測地錶土壤濕度。 地錶溫度： 間接反演地錶溫度。 不確定性分析與誤差評估： 強調反演結果的置信度，分析儀器誤差、模型誤差、輸入參數誤差對反演結果的影響。 第六章 係統校準與驗證 本章重點介紹K波段微波高光譜輻射計係統的校準流程和驗證方法。 儀器內定標： 兩點定標： 詳細講解利用冷源（如深空或穩定低溫源）和熱源（如室溫環境或可控加熱器）進行儀器增益和偏移校準的過程。 噪聲二極管注入： 介紹如何通過注入已知噪聲功率來驗證係統的綫性度和動態範圍。 儀器外定標（在軌定標/地麵定標）： 地球亮溫作為參考： 講解利用已知特性的地球區域（如海洋、陸地）作為目標進行在軌定標的方法。 標準輻射源： 介紹在地麵進行校準時使用的高精度標準輻射源。 係統性能驗證： 與參照設備比對： 探討如何將本係統測量結果與現有成熟的微波輻射計或地基/空基觀測數據進行比對。 數據一緻性檢驗： 分析同一場景下不同測量時間或不同通道的測量數據之間的一緻性。 實地實驗與現場驗證： 介紹通過在特定地區進行同步觀測，並與現場測量數據（如探空氣球、土壤濕度計）進行對比來驗證反演算法的準確性。 第七章 應用前景與挑戰 本章展望K波段微波高光譜輻射計係統的應用前景，並分析當前麵臨的挑戰。 主要應用領域： 氣象預報： 精確監測大氣水汽和液態水分布，提高天氣預報的準確性。 氣候變化研究： 長期監測大氣溫濕度的變化趨勢，研究水循環和能量平衡。 海洋監測： 測量海麵溫度、海錶鹽度（通過介電常數間接），研究海洋環流和氣候變化。 水文監測： 監測土壤濕度，為農業生産、乾旱預警提供信息。 災害監測： 監測洪水、乾旱等自然災害。 天文學： K波段也是射電天文學研究的重要頻段，高光譜分辨率有助於觀測特定天體輻射。 麵臨的挑戰： 儀器復雜性與成本： 高光譜分辨率對器件和信號處理要求高，導緻係統復雜且成本昂貴。 數據處理與存儲： 高光譜數據量龐大，對數據處理能力和存儲空間提齣挑戰。 反演模型的不確定性： 復雜的地錶和大氣條件可能導緻反演模型存在誤差。 多平颱集成與協同觀測： 如何將此類高光譜輻射計集成到現有衛星平颱或形成協同觀測網絡。 新的物理過程研究： 進一步理解K波段在探測特定微物理過程（如雲冰相變、冰粒子尺寸分布）中的潛力。 第八章 結論與展望 本章對全書內容進行總結，並對K波段微波高光譜輻射計係統的未來研究方嚮進行展望。 研究成果總結： 迴顧本書在理論、設計、實現和應用等方麵的主要研究成果。 未來研究方嚮： 更寬的光譜範圍與更高分辨率： 探索在K波段之外擴展高光譜分辨率的應用。 小型化、低功耗設計： 推動K波段高光譜輻射計在小型衛星或無人機平颱上的應用。 智能化與自適應處理： 發展能夠實時自適應調整觀測模式和處理策略的智能係統。 多源數據融閤： 結閤其他遙感手段（如光學、紅外）和地麵觀測數據，提高反演精度。 新興反演應用： 探索K波段高光譜輻射計在新的科學問題中的應用潛力。 參考文獻 [此處列齣本書引用的相關學術文獻]

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計倒是挺引人注目的，用瞭一種比較沉穩的藍色調，搭配著一些金屬質感的綫條，隱約能看到一些像是衛星或者儀器設備的輪廓。封麵上“K波段微波高光譜輻射計係統研究”幾個字，字體也比較簡潔有力，給人一種專業、嚴謹的感覺。雖然我對於K波段、微波高光譜輻射計這些專業術語並不完全理解，但僅從書名和封麵傳遞齣的信息來看，這本書似乎在探討一個非常具體和前沿的科學技術領域。我猜想，裏麵可能包含瞭不少關於大氣遙感、氣候監測、甚至是一些更深層次的地球科學研究的內容。這種對特定技術係統進行深入研究的書籍，往往能為專業人士提供寶貴的知識財富，也可能為初學者打開一扇瞭解尖端科技的大門。我很好奇，書中的內容是否會涉及到具體的儀器設計原理、數據處理算法、或者實際的應用案例。也許它會從K波段的電磁特性講起，逐步深入到高光譜輻射計的工作機製，最後再探討其在各種科學研究和實際應用中的潛力。對於我這樣非專業人士來說，雖然理解起來會有一定的門檻，但這種深入探索未知領域的書籍，本身就具有一種獨特的吸引力，讓我對它充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的語言風格非常“學術化”。當你閱讀時，會遇到很多專業名詞，而且句子結構也傾嚮於嚴謹和規範，很少有文學性的修辭或者口語化的錶達。這充分體現瞭它作為一本學術專著的定位。我猜想，這本書的目標讀者群體主要是高校的科研人員、研究生，或者是在相關行業工作的工程師。他們能夠快速理解並消化這些專業信息，因為這是他們日常工作和學習的一部分。對於我這樣一個普通讀者來說，閱讀這本書更像是一次“認知挑戰”。我需要不斷地查閱資料，或者反復琢磨某些段落，纔能勉強跟上作者的思路。然而，也正是在這種挑戰中，我能感受到知識的邊界在悄然拓展。作者在論述某個技術細節時，可能會引用大量的參考文獻，這本身就說明瞭研究的深度和廣度，也為讀者提供瞭進一步探索的綫索。這本書雖然對我而言閱讀門檻較高，但它所代錶的那種對技術細節孜孜不倦的追求和嚴謹的研究精神，卻讓我心生敬意。

評分☆☆☆☆☆

當我翻開這本書，映入眼簾的是一係列精密而復雜的圖錶和數據。我不是這個領域的專傢，所以很多專業術語和公式對我來說如同天書。但是，即便如此，我依然能感受到其中蘊含的嚴謹性和科學性。書中大量的圖示，如雷達波束示意圖、光譜麯綫圖、以及各種模型輸齣的影像，都以一種視覺化的方式呈現瞭復雜的數據和原理。這錶明作者在力求將抽象的概念具象化，試圖讓讀者更容易理解。雖然我無法完全領會其深層含義，但我能想象到，在這些圖錶和數據背後，是多少次實驗的驗證，多少組數據的采集和分析。這本書似乎在用一種近乎“數據驅動”的方式來構建其論證體係，注重實際觀測和量化分析。這與那些更側重理論探討的書籍有所不同，它更像是一本“實踐指南”或者“工程手冊”，為讀者提供瞭一種解決實際問題的路徑。我個人比較欣賞這種基於證據和量化的研究方法，它讓整個研究過程顯得更加可靠和有說服力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排似乎很有條理，從宏觀的概念介紹，到具體的係統設計，再到數據的處理和應用，層層遞進。我能夠感受到作者在組織內容時，是有清晰的邏輯框架的。雖然我無法完全理解每一個技術細節，但我可以大緻推斷齣，這本書涵蓋瞭一個完整的K波段微波高光譜輻射計係統的研究過程。它可能不僅僅是介紹這個係統是什麼，更是深入探討瞭“如何研究”、“如何設計”、“如何實現”以及“如何應用”等一係列問題。這種係統性的研究方法，對於任何一個想要深入瞭解某個技術領域的讀者來說，都是非常寶貴的。它提供瞭一個全麵的視角，讓讀者能夠從不同的維度去認識和理解這個復雜的係統。我猜測，書中可能還包含瞭一些前沿性的觀點或者未解決的問題，這使得這本書不僅具有知識傳授的功能，也可能激發讀者進行更深入的思考和進一步的研究。它就像一座知識的寶庫，等待著有心人去發掘其中的財富。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本書的時候，第一感覺是它“厚重”且“紮實”。書頁的紙張質量相當不錯，摸起來有種細緻的觸感，而且油墨印刷清晰，文字的排版也十分規整，沒有任何模糊或重疊的痕跡。封麵的設計語言相對內斂，沒有過多的裝飾，而是選擇瞭用一種象徵性的圖案來暗示其專業性。這讓我聯想到那些在實驗室裏埋頭苦乾的科學傢們，他們通常不追求花哨的外錶，而是更注重內在的品質和內容的深度。我推測這本書的內容一定經過瞭嚴謹的審校和反復的推敲，每一個字、每一個公式、每一個圖錶都承載著研究者的心血。也許書中會包含大量的數學推導、物理原理的闡述，以及對實驗數據的詳細分析。對於普通讀者而言，這可能是一次挑戰，需要投入相當的時間和精力去理解。但對於那些在相關領域深耕的專業人士來說，這本書無疑是一本不可多得的參考資料，能夠幫助他們梳理知識脈絡，解決實際問題，甚至激發新的研究思路。它就像一位沉默而睿智的長者，靜靜地等待著那些有心人來與它進行深入的對話。