One of the data fusion issues for observations from multiple spaceborne microwave sensors is the nonuniform spatial resolution. Although the Backus–Gilbert inversion (BGI) algorithm has long been used for the Advanced Technology Microwave Sounder (ATMS) antenna pattern matching, previous studies showed that it has difficulty in accurate remapping from the coarser to the finer observations. Since BGI tends to enhance the data’s high spatial frequency components including both information and noise, it is a challenge to increase the spatial resolution while maintaining an acceptable noise level. This study unveils that the main cause of this issue is the insufficiency of the information provided by the conventional fixed reconstruction window. An adaptive window method is applied to provide sufficient information for the reconstruction at each scan position. In addition, a new noise tuning method is proposed to eliminate the scan-angle-dependent features in the noise caused by the sensor’s cross-track scanning manner. Results from simulations and NOAA ATMS data show that compared to the fixed window, the new method can significantly reduce the bias stemming from the resolution difference. The issue of the deterioration of the resolution enhancement capability near the scan edge in the fixed window method has been largely ameliorated. The overall root-mean-square error is declined by 30%. The new noise tuning method is capable of suppressing the noise level at around 0.6 K over scan.

中文翻译：

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在 Backus-Gilbert 反演中使用自适应窗口和噪声调整方法提高 ATMS 重映射精度

来自多个星载微波传感器的观测数据融合问题之一是空间分辨率不均匀。虽然 Backus-Gilbert 反演 (BGI) 算法长期以来一直用于先进技术微波探测仪 (ATMS) 天线方向图匹配，但之前的研究表明，它难以准确地从较粗的观测重新映射到较细的观测。由于 BGI 倾向于增强数据的高空间频率分量，包括信息和噪声，因此在保持可接受的噪声水平的同时提高空间分辨率是一项挑战。这项研究揭示了这个问题的主要原因是传统的固定重建窗口提供的信息不足。应用自适应窗口方法为每个扫描位置的重建提供足够的信息。此外，提出了一种新的噪声调谐方法，以消除由传感器的跨轨扫描方式引起的噪声中的扫描角度相关特征。模拟结果和 NOAA ATMS 数据表明，与固定窗口相比，新方法可以显着降低分辨率差异导致的偏差。固定窗口方法中扫描边缘附近分辨率增强能力下降的问题已得到很大改善。整体均方根误差降低了 30%。新的噪声调谐方法能够将噪声水平抑制在 0.6 K 左右的扫描范围内。提出了一种新的噪声调谐方法，以消除传感器跨轨道扫描方式引起的噪声中与扫描角度相关的特征。模拟结果和 NOAA ATMS 数据表明，与固定窗口相比，新方法可以显着降低分辨率差异导致的偏差。固定窗口方法中扫描边缘附近分辨率增强能力下降的问题已得到很大改善。整体均方根误差降低了 30%。新的噪声调谐方法能够将噪声水平抑制在 0.6 K 左右的扫描范围内。提出了一种新的噪声调谐方法，以消除传感器跨轨道扫描方式引起的噪声中与扫描角度相关的特征。模拟结果和 NOAA ATMS 数据表明，与固定窗口相比，新方法可以显着降低分辨率差异导致的偏差。固定窗口方法中扫描边缘附近分辨率增强能力下降的问题已得到很大改善。整体均方根误差降低了 30%。新的噪声调谐方法能够将噪声水平抑制在 0.6 K 左右的扫描范围内。新方法可以显着减少分辨率差异引起的偏差。固定窗口方法中扫描边缘附近分辨率增强能力下降的问题已得到很大改善。整体均方根误差降低了 30%。新的噪声调谐方法能够将噪声水平抑制在 0.6 K 左右的扫描范围内。新方法可以显着减少分辨率差异引起的偏差。固定窗口方法中扫描边缘附近分辨率增强能力下降的问题已得到很大改善。整体均方根误差降低了 30%。新的噪声调谐方法能够将噪声水平抑制在 0.6 K 左右的扫描范围内。