中巴地球资源一号卫星红外多光谱扫描仪、交叉定标方法研究

建立CBERS—1上搭载的红外多光谱扫描仪(IRMSS)与FY—1C通道4及Landsat-7上ETM 波段6多星星载热红外遥感仪器交叉定标的算法模型，利用美国Landsat-7上搭载的ETM 红外通道6和FY—1C通道4分别对IRMSS热红外通道进行交叉定标，得到二组定标结果．相同地标点对比分析结果表明，二个定标结果得到的目标点亮度温度相对偏差为1．2K；IRMSS交叉定标结果与Landsat-7ETM 热红外通道在轨定标结果独立样本对比分析结果，均方根偏差为1．6K．     

风云二号B星星载扫描辐射计水汽通道定标方法

FY-2B静止气象卫里扫描辐射计水汽通道发射前定标在实验室真空罐内进行．发射在轨后,可以利用里上黑体监视探测器性能变化,但由于呈上黑体光路与目标光路不同,无法进行水汽通道的在轨全光路定标．介绍了FY-2B水汽通道的发射前定标、利用在轨电定标确定量化关系进行的定标处理以及与NOAA-17卫里HIRS／3通道12的相对定标方法．     

一种卫星遥感仪器热红外通道在轨绝对辐射定标新方法

利用青海湖水文自动观测浮标系统测得的水表温度和NCEP再分析资料的探空数据对HY-1／COCTS热红外通道进行在轨绝对辐射定标．该方法定标结果与常规场地试验定标结果一致，可以实现对卫星热红外通道的在轨连续场地绝对辐射定标．     

GF5B热红外通道星上定标与验证

以GF5B卫星发射前实验室定标为基础,采用星上0级黑体定标数据,建立了适用于GF5B热红外通道的星上绝对辐射定标模型。通过对2022年01月12日星上黑体定标数据进行处理,获得成像仪热红外通道的绝对辐射定标系数。对星上定标系统精度进行分析,并采用地面同步烟台浮标数据对定标结果进行精度验证,结果表明,在轨后星上定标系统的绝对定标精度为0.9 K;星地验证结果显示B11和B12通道亮温的偏差分别为0.33、0.77 K。说明基于星上黑体的定标方法具有较好的精度,定标结果可靠,可满足遥感数据定量化应用的需要,为实时准确获取热红外通道定标系数提供了方法借鉴。     

HJ-1B热红外通道探元级星上辐射定标方法研究

HJ-1B热红外通道在轨星上定标精度直接影响着后续遥感数据的定量化应用。以往针对整个通道的星上辐射定标忽视了各个探元的响应差异问题。使用查找表法、半高宽法和矩方法,分别对2009年9月14日星上下传的黑体数据进行处理,得到HJ-1B热红外通道探元级辐射定标结果。分析结果,红外相机热红外通道各探元扫描校正黑体时存在2个DN左右的波动,引入误差约0.28%~0.45%。其中,探元9和10相对其他探元波动范围较大。     

利用南海水面开展我国静止气象卫星红外通道在轨辐射定标

中国遥感卫星辐射校正场以青海湖水面作为遥感卫星红外探测通道外场辐射定标的场地.我国静止气象卫星风云二号(FY-2)系列是自旋稳定卫星,其红外通道无法进行在轨时的星上绝对定标,而青海湖对于位于东经105°赤道上空的FY-2卫星来说,卫星天顶角有36°,超过了外场辐射校正测量规范要求.本文介绍了利用我国南海海面水体辐射,进行与静止气象卫星的同步测量试验,开展卫星红外通道在轨外场辐射定标处理的可行性研究.在分别对FY-2B与FY-2C的测量数据处理后,初步确定我国南海海面可以作为我国静止气象卫星在轨辐射定标的场地.     

HJ-1B卫星热红外通道在轨场地定标与验证

在对热红外辐射计CE312定标的基础上,基于青海湖水面辐射校正场,采用CE312开展同步测量实验,对HJ-1B卫星热红外通道进行在轨绝对辐射定标。由于HJ-1B卫星在轨星上定标系统不稳定,高温点难以准确获取,因此分别使用单点法和两点法,对2010年8月1日和5日两组传感器入瞳等效辐亮度值和卫星通道计数值回归得到该卫星通道绝对定标系数,并使用内蒙达里湖水面辐射校正场2010年6月29日实测数据进行定标系数的验证工作。验证结果表明,青海湖场地两次定标系数有较好的一致性,定标结果稳定可信。两点法所得定标系数的精度高于单点法。     

MODIS的HJ-1B红外通道星上定标系数交叉验证

HJ-1B卫星自发射以红外通道共进行了7次星上黑体定标,针对星上定标系数的验证工作开展较少,以MODIS第31、32通道为参考源,分别基于光谱响应差异和线性统计关系两种方法对HJ-1B红外通道星上定标系数进行验证.首先,计算两个传感器表观辐亮度的匹配关系,进而计算出HJ-1B红外通道的等效离表亮温,通过与HJ-1B红外通道基于星上定标系数反演得到的离表亮温进行比较,实现对星上定标系数的验证.通过半高宽法、矩方法和查找表法这三种不同的方法计算得到了2009年9月14日星上定标系数.结果表明:三种方法中,查找表法精度较高, 且HJ-1B查找表法星上定标系数反演亮温与基于光谱响应差异和线性统计关系计算的等效亮温偏差较小,分别为0.02 K和0.81 K.这两种交叉验证方法的精度均在1 K以内,证明了该方法的可行性,且基于光谱响应差异的验证方法精度更高.该研究为光学载荷在轨辐射定标的验证提供了理论基础.     

风云三号气象卫星红外分光计在轨交叉定标精度监测系统

为了满足定量遥感对红外探测仪器定标精度监测的需求,采用风云三号气象卫星红外分光计(IRAS)与国际基准红外高光谱探测仪器进行交叉比对的方法,建立了FY-3C气象卫星红外分光计与高光谱仪器IASI的在轨交叉定标精度监测系统.通过对2014年一年的IRAS观测数据的定标精度监测和分析,结果显示,IRAS与IASI的相关系数均在0.98以上,通道1和18的定标偏差最大,分别为-3.7 K和2.1 K,通道9和16也有超过1K的偏差,其他通道的平均偏差均在1 K以内.地表观测通道8、9、18、19、20由于受卫星观测时空变化频繁的影响偏差标准差较大,在1.5~3 K左右,其他通道观测误差稳定性较好,均在1.5 K以内.通道2、3、4,10~13的定标偏差随目标亮温变化趋势不明显,通道14~20定标偏差随目标亮温变化趋势最强,最低和最高目标亮温对应的定标偏差之间的差别最大可达到5 K.定标偏差的时间序列分析表明大部分通道的定标偏差在一年的时间内保持稳定,变化幅度不超过0.3 K;通道15、19、20的定标偏差变化幅度约为1 K,通道1、14、16、17、18定标偏差一年的变化范围达到2~4 K.总之,在轨交叉定标精度监测系统为实时监测定标精度的变化提供了有效工具,为诊断仪器性能和改进定标方案提供了参考依据.     

黑体与恒星相结合的短波红外遥感器在轨辐射定标简析

为满足气象水文、天文观测等领域对短波红外遥感器高精度探测需求,近年来对短波红外探测定量化应用的需求越来越高。本文针对高轨面阵短波红外遥感器在轨各种因素引起的非均匀性变化情况,基于面源黑体定标结合恒星定标的在轨绝对辐射定标设计方案,结合某遥感器任务研制过程的具体实际,分析了定标精度主要影响因素及优化措施,包括星上定标方案优化、星上黑体温度控制优化、恒星提取算法优化等。通过实验室测试对在轨辐射定标方法进行了验证,并对在轨绝对辐射定标不确定度进行预估,评估结果表明定标不确定度能够满足应用要求。     

凝视型地球辐射探测仪的辐射标定技术研究

凝视型地球辐射探测仪是我国的新型空间应用遥感仪器,仪器具有全波探测通道和短波探测通道,采用腔体探测器,对地凝视观测,视场覆盖地表边缘,用于从空间的低轨道卫星平台测量地球辐射出射总量,提供地球辐射收支信息.作为定量化应用的遥感仪器,对仪器提出了高精度的定标需求,本文结合仪器的设计特点,提出了使用辐射标准传递方法,先用黑体标定凝视型地球辐射探测仪全波腔体探测通道,继而用全波通道标定积分球,再用标定好的积分球对凝视型地球辐射探测仪短波探测通道进行标定的办法,提高了短波探测通道的辐射标定精度.     

无需准确已知校正源方向的阵列通道不一致的单源校正法

本文提出一种校正阵列通道不一致的新方法,它只需已知一个校正源的方向的大致范围。此方法可用于任意阵几何的阵列,并且适用于较低SNR情况,对阵列通道不一致的误差有相当强的坚韧(robust)性。文中给出了计算机模拟结果。     

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪定标机构设计

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(星载仪器)搭载于太阳同步轨道卫星上,应用于定量监测全球空气质量变化以及污染气体的分布输运过程。星上定标是成像光谱仪获取数据定量化应用的基础,星载仪器采用太阳光定标方式和标准灯定标方式进行在轨定标。需对星上定标方式采用的定标机构进行分析和合理的设计,以保证星载仪器在轨定标的可靠性和精度。     

红外目标模拟器校准系统的研制与应用

采用标准辐射和红外目标模拟器的辐射交替折转进入红外光谱辐射计的方法，研制的红外目标模拟器校准系统可以对红外目标模拟器进行直接校准．该系统由标准准直辐射源，光束偏转装置和红外光谱辐射计组成．标准准直辐射源由工作温度为50℃～1050℃的标准黑体和口径300mm的离轴抛物面作主镜的准直光管组成．光束偏转装置由口径465mm的反射镜和定位精度5″的转台组成．红外光谱辐射计采用圆形渐变滤光片CVF对入射的辐射分光，3个光谱工作区间为1μm～3μm，3μm～5μm和8μm～14μm。3个区间的测试数据显示了最小可校准的光谱辐照度低于10^-11／cm^2，系统的相对标准不确定度为2％．     

基于相关光子宽谱段自校准辐射基准源的定标新方法

针对我国空间科学的未来发展和应用需求,以及目前星上定标和在轨定标方法的局限性,提出一种基于自发参量下转换效应的自校准宽谱段（450~1500 nm）辐射基准源设计方案。该辐射基准源系统主要由宽波段参量下转换、观测与自校准复用光路、多路光子计数与符合探测、信号采集与测量控制等4个主要功能模块构成。辐射基准源兼有星上自校准和自主观测功能,能够在不依赖于外部基准的条件下实现高精度的自校准,保障对地高精度观测,为其他卫星有效载荷提供高精度的量值传递标准。     

An adaptive calibration and beamforming technique for a GEO satellite data relay

High throughput data links from low Earth orbit satellites through a geostationary orbit satellite data relay have been proposed to increase the available contact times to ground stations. Accurate antenna beam pointing and tracking of moving targets are key requirements for the relay satellite. In this work, we propose an adaptive calibration and beamforming methodology on the basis of least mean squares, which is suitable for a geostationary orbit data relay. The target system consists of the combination of a high gain reflector fed by a digitally steerable patch antenna array. The proposed method is first presented by numerical cosimulation of the antenna and the calibration algorithm. The results are then validated in an outdoor experimental setup with all digital signal processing implemented in a field‐programmable gate array. We demonstrate the tracking ability and pointing performance of the digitally enhanced reflector antenna with gain fluctuations smaller than 3 dB over a field of view of at least 2,5°. The demonstrated performance shows that the digitally enhanced reflector antenna is a suitable candidate for long‐distance space communications.