水面物体的毫米波辐射信息采集与数据处理(2)
1.3 本文的主要工作3
2 毫米波被动辐射原理与系统 5
2.1辐射原理 5
2.1.1 黑体辐射5
2.1.2 温度与功率的关系7
2.1.3 温度概念8
2.2迪克式辐射计10
2.3辐射计的定标方法12
2.3.1 分部定标12
2.4总结13
3 典型目标的毫米波辐射特性 14
3.1土壤 14
3.2金属目标16
3.2.1金属目标的对比度16
3.2.2 金属立体目标的对比度17
3.3海水18
3.4海冰19
3.5总结21
4 水面物体的毫米波辐射信息采集与特性建模22
4.1水面物体的分类22
4.2水面亮度温度22
4.3水面物体的信息采集与数据处理24
4.3.1最小二乘曲线拟合24
4.3.2三次样条25
4.4总结27
5 水面物体的毫米波辐射信息采集及数据处理28
5.1具体实验内容28
5.1.1水面物体的毫米波辐射信息采集28
5.2数据处理29
5.3总结39
结论 40
1本文总结40
2来的展望41
致谢 42
参考文献43
附录A测量数据 44
1 绪论
1.1 引言
科技的进步和经济文化的不断发展给人们带来了高品质的生活，但是随着人类与科技的不断进步人们所面临的问题也越来越多。地球上71%为水，水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等。所以水体问题是众多问题中与人们日常息息相关的重大问题之一。2014年至少有6架次飞机事故，其中2架飞机终结于海域。2014年3月马航MH370失联，失踪16天后马来西亚总理宣布，马航MH370航班已经在南印度洋飞行终结；2014年12月亚航QZ8501客机失联，最终报道称终结于澳大利亚海域；2014年4月“世越（SEWOL）号”客轮在韩国西南海域发生浸水事故而下沉；2010年7月大连石油输油管道发生爆炸引发火灾，起火事故造成海面污染水域达50平方公里，影响范围达100平方公里；中国人口的82%饮用浅井水或者江河水，这些饮用水中75%水质污染严重超标，约1.6亿人口饮用着有机物污染水。为了更好地解决和及时发现，及时防治水面问题，对水面进行监测变得至关重要，因此毫米波辐射成了最重要的技术之一。近几年来，毫米波辐射技术在水面物体的应用方面成为了热点，原因是毫米波辐射技术能够探测大面积的水域，并且实时性能好，全天候等很多优势。
毫米波波段占据了其中30～300GHz的范围，它的探测方式有：主动、主被动复合及被动。毫米波辐射计是用被动式探测方式来探测目标，与其他传感器相比较毫米波具有以下优点：
1)与激光或红外等传感器相比毫米波辐射计具有较高的探测精度：毫米波波段获得的角分辨率是由毫米波本身的性质决定，该波段实现窄波束并且实现较高的增益天线也是它本身的性质特征决定，所用的波段的波长越短该波段就能够获得越高的角度分辨率。毫米波是由它的波长级别来命名的，毫米波段分辨出的角度范围很小，因此毫米波探测到的目标精度高。
2）天气条件和外来因素等对毫米波的制约很小：激光和红外探测仪会受天气、烟尘、雾霾和水体表面起雾等情况的影响，在上述情况下很难探测到被测目标。气候条件对毫米波辐射系统没有太大的影响，能够全天候工作。
3）具有良好的金属物体发现能力：在我们所研究的毫米波波段金属物体不会向外发射能量，用毫米波辐射计来探测金属物体，天空亮温的反射就是金属目标的亮温，周围其他物体的亮温远远大于天空亮温的反射，因此能看出被测金属物体的特征与其他物体大不相同，通过此特征可以判断出金属物体。