近日，中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心研究員吳季帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)的工作被國(guó)際無線電科學(xué)期刊RadioScience收錄其中，該團(tuán)隊(duì)研制出的地球同步軌道被動(dòng)毫米波成像儀為國(guó)際上空間分辨率最高的該類儀器，該儀器為我國(guó)在國(guó)際上率先開展地球同步軌道微波成像探測(cè)奠定了良好的基礎(chǔ)。
中科院研制出地球同步軌道被動(dòng)毫米波成像儀
大家熟知的遙感就是對(duì)觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行照相，就如同我們用眼睛看世界，這可以稱之為直接的成像方法。但是實(shí)際上還存在另一種成像的方法，就是對(duì)空間圖像的傅里葉域進(jìn)行成像測(cè)量，然后再對(duì)其進(jìn)行逆傅里葉變換還原出原始的空間圖像。這種方法就是干涉式綜合孔徑成像方法，也可以稱為間接的成像方法。
上世紀(jì)五十年代， 英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家馬丁·賴爾第一次在射電頻段獲得了天體的傅里葉域圖像，并通過逆傅里葉變換還原了天體圖像，觀測(cè)了宇宙中遙遠(yuǎn)和微弱的射電源的圖像，他因此獲得了1974年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
在圖像的傅里葉域進(jìn)行測(cè)量需要測(cè)量圖像的每一個(gè)稱之為空間頻率的像素。其測(cè)量方法是利用兩個(gè)天線拉開一定距離（基線），用其產(chǎn)生的柵瓣波束覆蓋觀測(cè)目標(biāo),這正好對(duì)應(yīng)目標(biāo)圖像的傅里葉級(jí)數(shù)展開原理，即測(cè)量結(jié)果正是目標(biāo)圖像的傅里葉域中兩個(gè)共軛對(duì)稱的空間頻率像素點(diǎn)。可以想象，如果想獲得完整的空間頻率使其足以進(jìn)行空間圖像的重建，就必須用不同長(zhǎng)度的基線放置在不同的方向上進(jìn)行精確的測(cè)量。馬丁·賴爾采用的方法是用一個(gè)射電頻段的直線天線陣覆蓋一個(gè)方向上的不同基線，然后利用地球的自轉(zhuǎn)，使得這些基線旋轉(zhuǎn)，從而覆蓋了所有方向。
最近國(guó)際無線電科學(xué)期刊RadioScience對(duì)這一技術(shù)用于對(duì)地觀測(cè)進(jìn)行了歷史回顧。中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心研究員吳季帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)的工作被收錄其中，表明該團(tuán)隊(duì)的工作得到了國(guó)際上的認(rèn)可。
該團(tuán)隊(duì)從九十年代中期在國(guó)內(nèi)首先開始這一領(lǐng)域的研制工作，并于2001，2003年先后研制出兩部機(jī)載遙感器，成功獲得了一系列不同的地物目標(biāo)的傅里葉域的采樣和亮溫反演圖像。特別是該團(tuán)隊(duì)發(fā)明的時(shí)鐘掃描成像方法為國(guó)際首創(chuàng)。2010年該團(tuán)隊(duì)研制出的地球同步軌道被動(dòng)毫米波成像儀為國(guó)際上空間分辨率最高的該類儀器。該儀器的成像結(jié)果近期在IEEE地球科學(xué)和遙感學(xué)報(bào)IEEETransactiononGeoscienceandRemoteSensing上發(fā)表。該成像儀采用分布在直徑2.8米的圓環(huán)上的稀疏小天線陣列，通過圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)獲得各個(gè)方向上不同基線長(zhǎng)度的傅里葉域采樣。這一設(shè)計(jì)大大減少了天線單元數(shù)，減少了重量、功耗和成本，而且其成像分辨力與一個(gè)5.6米的實(shí)孔徑天線相當(dāng)。該儀器為我國(guó)在國(guó)際上率先開展地球同步軌道微波成像探測(cè)奠定了良好的基礎(chǔ)。
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