微波高度计研发背景

海洋虽然蕴藏着可促进人类社会发展的巨大宝藏，但也是很多重大自然灾害发生的源头。

海洋灾害的发生，往往伴随着海洋环境的异常变化，例如局部海洋区域的海面高度和海面温度的异常升高。而海面高度的异常升高，例如“厄尔尼诺现象”，幅度仅为分米级，只有微波高度计能够敏锐地捕捉到这种细微的变化，同时还需要去除赤潮、海啸和风暴潮的干扰。

因此，人类只有深刻地、清晰地了解海洋环境的安全性，才能真正的开发和使用海洋资源。

微波高度计项目的实施可为研究全球的海洋动力环境（包括海平面高度，海面风浪和洋流）提供直接的科学观测数据，同时也为全球能量交换、气候变化的研究提供不可或缺的科学依据。

微波高度计利用小入射角、一发双收的双天线和双通道接收机获取高相干海面回波，利用高度计的高精度干涉相位测量能力以及波形跟踪能力，精确获得宽刈幅范围内描述海面高度的干涉相位信息，通过对干涉相位进行处理精确恢复高度计双天线相位中心与测量海面点的几何关系，从而确定平均海平面的高度值。

“天宫二号”三维成像微波高度计由双天线、双前端、双接收机、双功率放大器功放、发射机、频综器、数控单元以及电源等12台单机组成。

其中，天线采用波导缝隙阵列天线形式，是我国目前在Ku波段同类天线整体加工焊接尺寸较大的天线。Ku波段的大功率固态功放也是我国在该波段300W量级功放的首次星载应用。

相比于传统海洋高度计的观测刈幅仅为几公里，天宫二号微波高度计的观测刈幅达到几十公里，观测效率和性能得到了极大的提升，进而可提高对海洋环境的监测效率和对海洋灾害预报的能力。

“天宫二号”微波高度计的设计和研制工作由中国科学院国家空间科学中心微波遥感技术院重点实验室姜景山院士担任首席科学家、张云华研究员担任主任设计师的团队完成。

研制工作得到了中电科技集团第55所、成都天箭科技有限公司、航天科技518所和航天科工23所得大力协作和支持，也得到了中科院空间应用工程与技术中心的重要技术支持。

气压高度计是在航空物探测量时，安置在飞机中，利用气压与高度的关系，通过观测气压测量飞机飞行海拔高度（又称绝对高度）的仪器。

大家都知道水中的压强仅由水深决定，P=ρgh。大气压与此类似，是由地表空气的重力所产生的。随着海拔高度的上升，地表的空气厚度减少，气压下降。于是可以通过测量所在地的大气压，与标准值比较而得出高度值，这就是气压高度计的基本工作原理。设海平面处大气压为P0，所在地大气压为P，则海拔高度h=(P0-P)/(ρ*g)。大气随着海拔高度的增加，温度压强都逐渐降低，导致密度下降，不考虑这一点的公式是没有实用价值的。

假设密度随高度均匀下降，海平面处h=0，ρ=ρ0，大气层外边界处h=r(大气层厚度)，ρ=0，故有ρ=ρ0（h0-h）/h0，则海拔h处的大气压是对h0到h处的大气质量求和，因为是线性关系，用等差数列的知识就可以求出海拔h处的大气压应为 P(h)=ρ0(h0-h)^2/(2h0)，而海平面处的标准大气压P0和空气密度ρ0均是已知的，取P0=101kPa，空气密度ρ0=1.2kg/m^3,可由此算出h0=8400米，于是海拔高度的表达式应修正为 h=h0-sqrt(P/P0)。

其实对地表大气压有贡献的气体厚度确实只有几十公里的量级，更确切的说，大气质量的99%集中在地表30km以内，其中5.6公里内的就占到了50%，100km之上的高层大气虽然对地球环境有重要影响，但其密度已经相当低了。

当然，这种线性关系的假设只是很粗糙的近似而已，由流体静力学平衡条件可以得出，大气密度是随海拔升高呈指数式下降的，不过，这句话也只在大气静态稳定时才近似成立，NASA在此基础上给出了近地大气温度和压力的经验公式，所有的气压式高度计都是利用机械或电路来再现这些气压与高度间的对应关系，但是由于气候变化所造成空气密度差异就完全无法估计了，这是此类高度计的通病。因此在需要高度精确值的场合还是用基于立体几何的GPS好了。2100433B

高度计 ：　ɡāo dù jì

高度计是针对众多工业应用领域及检测机构进行设计的各种量程的高精度仪器。

广泛适用于多种应用，其应用包括精密工件检测、多点检测、测量设备监测和位置测量等众多领域。　

纳雷毫米波雷达是一款通过发射与接收微波来感应物体雷达传感器，利用发送与接收信号的频率差，通过公式计算出物体运动的存在、速度、方向、距离、所处角度，可以穿透雾、烟、灰尘的能力，具有体积小.集成化程度高，感应灵敏等特点，可以实现全天候，全天时应用

纳雷NRA-24 是一款微型化雷达高度计，通过发射尖脉冲，并接收返回脉冲信号进行测量，高度分布和变化等信息，采用24GHz ISM频段，2CM精度，轻量化设计，满足无人飞行平台 (无人机/UAS)直升机、小型飞艇等多领域应用；2100433B