基于激光光源的太阳辐射计视场角测量方法

视场角（FOV）是太阳辐射计的基础参数,也是太阳辐射计传递定标方法和室内积分球光源对比定标方法的关键参数,获取高精度的FOV是提高此类定标方法精度的重要手段。基于矩阵扫描测量方法,针对CE318型太阳辐射计,研制了激光光源测量FOV系统,并将测量结果与传递定标法进行了对比验证。结果表明：基于激光光源的矩阵扫描测量效果最好,不确定度为0.4%~1.1%;而基于太阳光源矩阵扫描测量受太阳运动的影响,因此有一定的发散角,导致测量结果比激光光源测量结果小约1.3%~1.4%。此外,在太阳辐射计历史定标系数较多时,激光光源测量结果与传递定标法计算的FOV结果一致性较好,说明传递定标法在历史数据多时也可以得到较精确的FOV结果。     

太阳辐射计实验室定标方法

太阳辐射计是全球AERONET站点最重要的观测设备,为获取全球气溶胶时空分布提供了大量的观测数据。研究一种直接溯源于低温绝对辐射计的高精度定标方法,可以在实验室环境条件下获得太阳辐射计的直射通道和天空漫射通道的定标系数,详细介绍了太阳辐射计实验室定标原理、实验装置,在太阳辐射计的主要工作波段扫描获得绝对光谱响应度定标曲线,并对测量结果进行了不确定度分析。结果表明,天空漫射通道的定标不确定度低于0.8%,太阳直射通道的定标不确定度低于2.06%。     

应用于CARSNET的太阳辐射计辐射定标的LED参考光源

依据我国气溶胶光学特性监测网CARSNET辐射定标方法和流程,分析了太阳辐射计实验室辐射定标技术需求与特点。为完善目前CARSNET所采用辐射定标方法中太阳辐射计天空散射辐射通道短波段定标和提高太阳辐射计气溶胶反演精度,研制了应用于太阳辐射计的LED光谱可调积分球参考光源。测试结果表明该参考光源在出光口中心 20 mm区域内的面均匀性优于99.9%,±2?小角度范围内角度均匀性优于99.9%,其输出2 h内的稳定性优于99.8%,满足太阳辐射计天空散射辐射通道短波段定标要求。     

利用野外光谱辐射计传递实现太阳辐射计绝对辐射定标

随着遥感技术的不断发展和进步,人们对遥感观测仪器精度的要求也越来越高,而对仪器进行响应度定标是提高观测仪器输入、输出精度的重要保证。主要介绍了一种利用光谱辐射计传递实现太阳辐射计实验室定标的方法,这种方法能够比较精确地对太阳辐射计进行有效的定标,得到精确的响应度比例系数,同时定标原理简单,定标方法十分方便,便于在实验室中进行。     

基于斯托克斯椭偏测量系统的多点定标法

斯托克斯椭偏仪可快速测量光束的偏振态,仪器矩阵的精确测量是斯托克斯椭偏仪一项非常重要的技术。为提高仪器矩阵的测量精度,基于四点定标法,提出了斯托克斯椭偏测量系统的多点定标法,并从理论上证明了该方法。在多点定标法的基础上采用六点定标法进行实验验证,结果表明采用多点定标法对系统定标是完全可行的,为斯托克斯椭偏仪的定标提供了新思路。同时六点定标法比四点定标法以及E-P定标法所获得的仪器矩阵更准确,在测量精度方面,该方法获得的斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差为3.15%。     

利用野外光谱辐射计传递实现太阳辐射计绝对辐射定标

随着遥感技术的不断发展和进步，人们对遥感观测仪器精度的要求也越来越高，而对仪器进行响应度定标是提高观测仪器输入、输出精度的重要保证。主要介绍了一种利用光谱辐射计传递实现太阳辐射计实验室定标的方法，这种方法能够比较精确地对太阳辐射计进行有效的定标，得到精确的响应度比例系数，同时定标原理简单，定标方法十分方便，便于在实验室中进行。     

太阳辐射计直射通道定标方法研究

使用太阳辐射计在2021年3月至5月于丽江高原的观测数据为辐射计进行Langley定标,针对观测期间大气环境波动带来的拟合误差,提出了一种拟合前数据筛选的定标方法,通过排除掉观测期间波动幅度过大的数据,提高参与定标的数据可靠性,从而提升定标结果的精度与稳定度。结果显示经过数据筛选的Langley拟合线性度有明显提升,定标值离散程度大幅减小,各通道定标值分布区间平均减小了704,标准差减小了654,对于已得到的多日定标结果,采用拟合平均法使各波段定标值标准差减小了287～676,结果与仪器出厂定标值相对误差小于3,证明方法是可行有效的。     

Hadamard变换成像光谱仪实验室辐射定标方法

Hadamard变换成像光谱仪采用多通道探测数字变换技术实现光谱成像。主要介绍了基于数字微镜阵列器件的Hadamard变换成像光谱仪的工作原理与仪器结构,研究设计了一套适用于该Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方案。用远距点光源光路进行CMOS探测器像元响应不均匀性修正,获得相对定标精度达到4.6%;采用太阳模拟光源和均匀平行光路,用光谱辐射度计实现标准辐射亮度的传递进行光谱辐射定标,绝对定标精度达到8.92%。通过实物成像,Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方法精确、实用。     

基于可调谐激光器的太阳光谱辐照度仪定标方法

太阳光谱辐照度仪是利用棱镜分光技术对太阳直射辐射进行连续光谱测量的新型仪器,为了实现高精度观测要求,开展了基于可调谐激光器的系统级定标方法研究。使用激光导入积分球产生的均匀辐照度场作为定标光源,利用标准辐照度探测器作为传递标准,将低温绝对辐射计的辐射标准传递到太阳光谱辐照度仪。在仪器的870 nm波段进行了定标实验,与标准灯法、Langley法得到的定标系数进行比对,偏差分别为2.84%和4.08%,验证了该方法的可行性。根据不确定度评估规范,这种定标方法的不确定度优于0.882%,可以用于高精度的太阳光谱辐射观测。     

太阳光度计定标方法和西安地区气溶胶光学特征的研究

利用西安理工大学2015~2018年的太阳光度计观测资料,在传统Langley法定标的基础上,利用期望平均法和拟合平均法获得了更为稳定的仪器定标系数,分析了西安地区气溶胶光学厚度和?ngstr?m波长指数的变化特征。研究结果表明:（1）仅用Langley法对仪器进行定标带来的误差较大,引入期望平均法与拟合平均法后,得到的仪器定标值更合理,有效解决了Langley法定标值波动较大的问题;（2）西安地区气溶胶光学厚度日变化呈现5种特征:平稳型、上升型、下降型、凹型和凸型,其中平缓型出现频率最低（3.55%）,凸型出现频率最高（34.25%）;（3） 500 nm气溶胶光学厚度季节均值为0.60±0.36,0.59±0.33,0.62±0.40,0.68±0.36,呈春夏低、秋冬高的季节变化趋势。?ngstr?m波长指数季节均值在夏季最大（1.06±0.33）,春季最小（0.81±0.32）。     

基于三轴转台的多视场星敏感器标定方法

提出了一种基于三轴转台的多视场星敏感器标定方法。该方法利用转台的3个旋转自由度,无需重新安装即可对任意轴向的视场进行标定数据采集。通过对于测量模型、结构参数模型及外参数模型的建模及优化整合得到实验室标定模型。使用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法求解各视场的测量模型参数和各视场间的结构模型参数。该方法无需通过外场观星数据确定结构模型参数,大大节省了标定数据采集的工作量,也避免了大气对恒星矢量的影响引入的参数估计误差。通过一台数字三视场星敏感器的仿真试验和一台双视场星敏感器样机的实际试验验证了该方法的有效性。与基于外场观测的传统方法相比,视场内星间平均角距误差减小了20.32%,视场间星间角距平均误差减小了59.34%。     

一种适用于外场条件的红外系统分区域标定方法

为了减小全画幅平均红外标定引起的非均匀性误差,主要探究一种适用于外场条件的红外系统分区域标定方法。首先对增益系数矩阵进行估计,然后利用估计矩阵对标定区域进行划分,最后利用最小二乘法分别对不同区域进行标定,得到增益系数标定矩阵。通过开展大口径地基红外测量系统标定实验,对本文方法进行精度验证。结果表明,与传统方法相比,通过本文方法得到的标定方程进行目标辐射亮度反演时,平均相对误差减小13.07%,平均误差偏离度减小0.2877。该方法对于整个画幅标定精度更高,目标特性反演准确性显著提升,可为红外系统标定的实际工程应用提供有益的参考和借鉴。     

扫描辐射计可见通道发射前外场定标方法对比

FY-2扫描辐射计是中科院上海技术物理研究所研制的我国风云二号静止气象卫星的主要载荷之一，为确定其响应率，中国科学院安徽光机所对FY-2（05）扫描辐射计进行了辐亮度法定标和Langley法定标，并对定标所用的5种反射率的漫反射板均匀性、反射比、BRDF性能进行了检测，给出了基于辐射标准传递的辐亮度定标的基本原理和数据处理方法，以及辐亮度定标和Langley法定标结果，综合不确定度为6.0%~6.4%。同时，提出了独立于相对光谱响应函数的基于标准探测器的反射比定标法，并与辐亮度法和Langley法进行了对比分析，其定标结果具有一致性。     

一种红外目标模拟器的大气传输校准方法研究

红外辐射在大气中传输会在大气分子、气溶胶粒子的吸收和散射以及大气自身辐射的影响下发生变化,导致红外辐射测量精度的降低。为消除大气在红外目标模拟器校准中的影响,在基于恒定标准源的宽动态红外辐射测量方法的基础上,提出了一种红外目标模拟器的大气传输校准方法。在水平均匀大气近距离的红外目标模拟器校准中,利用卷积神经网络的数据分析能力建立了不同波段、不同温度、不同距离下的大气透过率和大气程辐射的动态模型,将探测器输出电压作为基于编码器-解码器结构的卷积神经网络的输入,按照训练流程对网络进行训练,在实验环境下预测了大气传输对红外辐射的影响。所建模型能够反映大气透过率和大气程辐射的动态变化规律,并通过红外辐射反演对提出的方法进行了验证。实验结果表明：基于编码器-解码器结构的卷积神经网络算法能够较好地预测大气透过率和大气程辐射,在三个波段下的平均误差为3.078 3%、3.818 6%、5.345 2%,低于传统方法,降低了大气透过率和大气程辐射的影响,从而减小了红外辐射的测量误差,提高了校准精度。     

Radiometric calibration of hyper-spectral imaging spectrometer based on optimizing multi-spectral band selection

Hyper-spectral imaging spectrometer has high spatial and spectral resolution. Its radiometric calibration needs the knowledge of the sources used with high spectral resolution. In order to satisfy the requirement of source, an on-orbit radiometric calibration method is designed in this paper. This chain is based on the spectral inversion accuracy of the calibration light source. We compile the genetic algorithm progress which is used to optimize the channel design of the transfer radiometer and consider the degradation of the halogen lamp, thus realizing the high accuracy inversion of spectral curve in the whole working time. The experimental results show the average root mean squared error is 0.396%, the maximum root mean squared error is 0.448%, and the relative errors at all wavelengths are within 1% in the spectral range from 500 nm to 900 nm during 100 h operating time. The design lays a foundation for the high accuracy calibration of imaging spectrometer.     

星载微波成像辐射计定标方法比较和研究

微波成像辐射计用于大气微波遥感、海洋微波遥感和陆地微波遥感;是气象、海洋和灾害监测的重要遥感手段之一。微波 成像辐射计在轨运行时能否获取有价值的探测资料,得到定量化的应用和真正的业务使用,主要取决于微波成像仪能否进行精确定 标。本文主要介绍了星载微波成像辐射计目前国际上通常采用的两种定标方法,馈源口面定标方法和天线口面定标方法,并对这两 种方法进行了比较和研究。     

Design and field-of-view calibration of 114-660-GHz optics of the Earth observing system microwave limb sounder

This paper describes the optics design and field-of-view (FOV) calibration for five radiometers covering 114-660 GHz which share a common antenna in the Microwave Limb Sounder instrument on the National Aeronautics and Space Administration's Aura satellite. Details of near-field pattern measurements are presented. Estimated systematic scaling uncertainties (3/spl sigma/) on calibrated limb emissions, due to FOV calibration uncertainties, are below 0.4%. 3/spl sigma/ uncertainties in beamwidth and relative pointing of radiometer boresights are 0.006/spl deg/ and 0.003/spl deg/, respectively. The uncertainty in modeled instrument response, due to the scan dependence of FOV patterns, is less than /spl plusmn/0.24 K equivalent black-body temperature. Refinements to the calibration using in-flight data are presented.