基于面阵分时分视场成像的在轨相对辐射定标方法

光学遥感卫星的辐射定标是卫星数据定量化应用的前提条件,针对静止轨道大面阵光学载荷成像特点,提出一种基于分时-分视场成像的在轨相对辐射定标方法。选取合适的亮、暗均匀场地,通过卫星姿态机动完成整个视场的定标,得到所有探元在轨相对辐射定标系数,可有效解决现有场地难以覆盖卫星视场而带来的在轨相对辐射定标难题。     

场地自动化定标技术进展

场地自动化替代定标是光学遥感卫星定标发展的新方向。自动化定标通过在场地布设无人值守的全自动观测仪器获取地面和大气光学参数,实施对卫星遥感器的高频次定标,从而提升定标精度。论文分析了自动化定标的方法和技术发展现状,针对自动定标的应用需求,提出了自动化定标设备的设计方案和关键技术,讨论了自动化定标的未来发展前景。     

智能化辐射定标任务规划系统的设计与实现

随着遥感器数量和种类的增加以及对于遥感器的定标精度要求的提高,定标任务加重。高频次定标能够降低定标误差,提高定量化水平。但依托少量定标场地的在轨定标模式已经无法满足业务应用的时效性和功能性需求。针对高频次、高时效、多时相的多场地在轨定标需求,开发了智能化定标任务规划系统。依托国内核心场和国外数字场建立了全球定标场网信息数据库,重点解决了场地特征、卫星及载荷特性、空间和时间上的匹配问题。通过场地及卫星属性数字化,把定标规划需要考虑的复杂因素转化为匹配计算的规则和计算机可识别逻辑。可以实现全球范围内多场地定标任务规划,从而提高定标工作效率,达到高频次定标的目的。     

基于灰阶靶标的高分辨光学卫星传感器在轨绝对辐射定标

辐射定标是光学卫星传感器遥感信息定量化的关键技术之一。基于多灰阶靶标的星载多光谱相机在轨绝对辐射定标方法,以地面漫射辐射/总辐射比、大气光学厚度等参数的实际测量代替气溶胶散射特性假设,通过参照目标反射辐射与大气程辐射及地气耦合辐射的分离,简化定标流程,并突破大面积辐射校正场受时空条件的限制,实现高分辨率多光谱遥感器全动态范围内的高精度、高频次、业务化定标。试验结果表明:基于灰阶靶标的高分辨光学卫星传感器在轨绝对辐射定标不确定度优于3.5%,与反射率基法定标结果的差异优于5%,且适应于复杂环境条件下在轨定标的应用需求。     

FY—2B气象卫星红外通道发射前实验室定标与在轨辐射定标比较

FY－2B是自旋稳定卫星，红外通道无法进行在轨星上绝对定标，FY－2B发射前的地面实验室定标方案参照了FY－2A在轨环境温度的变化情况，定标结果十分理想，在轨电子学定标数据修正红外通道的量化关系，得到的在轨定标结果与利用青海湖进行的同步场地辐射定标结果非常接近。     

GF-5卫星多角度偏振成像仪在轨偏振定标

2018年5月,我国成功发射了高分5号卫星,其上搭载了多角度偏振成像仪。卫星载荷受发射时的振动、在轨空间环境变化以及元器件电路系统老化等因素的影响,各种辐射特性发生变化,从而导致整个载荷辐射性能与在轨前的实验室定标结果之间存在一定偏差。基于海洋耀光对高分5号卫星多角度偏振成像仪的偏振测量定标的方法,并利用在轨测试期间数据,对载荷进行了初步的偏振辐射定标测试。测试结果表明, 3个偏振波段(490, 670, 865 nm)线偏振度测量值与理论值有很好的一致性,平均偏差分别约为$-$0.03、 $-$0.04、$-$0.01,载荷发射前后偏振测量状态未发生明显改变。基于自然目标的在轨替代定标方法,还可用于多角度偏振成像仪偏振辐射性能随时间变化情况的长期监测。     

基于非均匀同区域线性CCD成像的卫星姿态调整与非线性定标方法

提出了对非均匀场景同一区域成像的卫星姿态调整及基于直方图匹配的线阵CCD非线性相对辐射定标方法.当在轨卫星需要执行相对辐射定标任务时,首先计算初始偏流角并调整卫星偏航角进入在轨定标成像模式;然后在定标成像过程中控制卫星偏航角,使得线阵CCD阵列的所有像元能够依次对同一区域成像;最后基于直方图匹配方法建立高精度非线性相对辐射定标模型.仿真实验给出了不同姿态对应的定标成像情况下的偏航角调整大小与调整周期,并分析了引起偏流角误差的因素及其对偏流角的不确定性.该方法既不需要地面均匀定标场等,也不需要统计分析大量在轨图像数据;且每一轨都可以执行定标任务,避免了卫星不同轨数据之间的不稳定性所带来的定标源自身不可靠问题.     

资源一号02C PMS传感器在轨场地绝对辐射定标研究

资源一号02C全色/多光谱传感器数据在国民经济建设中有着广泛的应用, 而精确的绝对辐射定标系数决定着其应用的广度与深度。在轨场地定标方法是获取高精度定标系数的有效方法之一。利用敦煌辐射校正场,基于地面同步测量实验,通过两点法对资源一号 02C卫星全色/多光谱传感器进行在轨绝对辐射定标。并使用新疆靶标2012年7月23日实测数据进行定标系数的验证工作。结果表明：利用两点法所得定标系数可靠性高,可满足遥感数据定量化应用的需要。     

一种光学载荷在轨杂散光效应全链路自动仿真方法

针对极轨气象卫星FY-3C载荷可见光扫描辐射计（VIRR）在轨红外定标时存在温度反演不一致的现象展开分析，提出了一种全链路自动化仿真分析方法，将仪器结构与卫星轨道参数和卫星平台环境相结合，通过对光机模型的高精度光线追迹来得到杂散光影响的定量化结果。仿真模拟了在轨红外定标和太阳光入射两种情况，确定了太阳杂散光的入射路径，解释了温度反演不一致的原因。将仿真结果与卫星在轨数据进行比对，验证了仿真方法的有效性。该方法可用于同类型载荷的在轨杂散光分析仿真工作，同时也为历史数据的再定标修正提供参考。     

基于浮空平台的遥感仪器在轨定标技术研究

针对传统的卫星在轨定标方法存在的局限性以及适用范围不足等问题,提出了一种新的基于浮空平台的在轨定标方法,即利用浮空平台搭载镜面阵列,并用后者反射太阳辐射来对卫星进行定标。建立了基于浮空平台的在轨定标模型,并对其进行了分析。结果表明,与传统的在轨定标方法相比,该方法具有大气路径短、波段适用范围广和定标精度高等优势。     

光学传感器星上定标漫射板空间稳定性测试与分析

对光学传感器星上定标漫射板进行了研究,考查其在航天环境下的稳定性和适应性.漫射板经振动冲击、高低温循环、热真空和紫外辐照等系列环境模拟试验仍然保持良好的光学特性;紫外辐照前后其在350 nm处的反射率衰变不超过3%,分析认为这种紫外辐照下的反射率衰变是由于污染所致,通过改进工艺和环境控制是可以消除的;同时,漫射板通过了空间力学环境试验.研制的星上定标漫射板的空间稳定性能够满足航天应用要求.     

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。     

大气痕量气体差分吸收光谱仪地面数据评价软件设计

大气痕量气体差分吸收光谱仪通过探测地球大气或地表反射、散射的紫外/可见光,利用差分吸收光谱技术来反演大气中痕量气体的分布和变化。在地面对大气痕量气体差分吸收光谱仪完成实验室定标以验证其性能和可靠性,为大气痕量气体差分吸收光谱仪的数据处理提供支持。为快速处理光谱仪定标数据,研制了相关的光谱辐射定标软件。定标软件基于C++语言,在Windows平台上开发,实现数据定标和多维度展示定标数据。 其中光谱定标采用多项式拟合算法,光谱分辨率采用Gauss拟合算法。辐射定标包括绝对辐射定标和相对辐射定标,绝对辐射定标求取辐射定标非稳定性和非线性, 相对辐射定标求取相对辐射校正系数和不确定度。结果表明软件运行良好,能够完成大气痕量气体差分吸收光谱仪地面光谱定标、辐射定标数据的处理。     

星载对地观测偏振传感器及其大气遥感应用

偏振反映电磁波的方向特性,是除强度之外电磁波的另一维度的信息。在电磁波与大气颗粒物的相互作用中,偏振由于其对颗粒物物理特征的高敏感性, 可以有效提高卫星遥感探测的丰度和精度,改善对大气中特性复杂的气溶胶和云等成分的探测能力。首次综合介绍了我国研制的4种类型星载 对地观测偏振传感器,包括多角度偏振相机、推扫式偏振成像仪、摆扫式偏振仪、多通道偏振辐射计,并分析了代表性的国产偏振传感器 的指标参数,总结了各类载荷的探测能力。在此基础上,介绍了星载偏振传感器的主要定标方法,包括发射前实验室定标、星上定标和在轨定标。 偏振载荷具有增加卫星观测维度和精度、对大气颗粒物粒径和形状特征敏感、改善弱信号探测等方面的综合优势,能够获取全球范围内 高精度的大气气溶胶和云参数。星载对地观测偏振传感器具有广阔的大气遥感应用空间和潜力,可在细颗粒物PM2.5卫星遥感、关键气候 因子观测及评估、极端环境事件监测、气溶胶生态效应评估、对地观测高精度大气校正等多个领域发挥作用。     

空间沾染对黑体定标系统的影响分析

本文从典型的黑体定标系统出发,分析了空间系统由于直接暴露于轨道真空和热环境中,空间沾染物对黑体定标系统的光学表面的污染,导致空间黑体定标系统的性能发生改变的成因;建立了一套空间黑体定标系统沾染损伤分析模型,并初步计算了沾染对黑体定标系统的影响参数。通过对空间沾染源进行分类,讨论了内、外沾染源对空间黑体定标系统的影响诸要素,提出了保护空间黑体定标系统的一些建议。     

多轨道准直式红外地球模拟器结构设计

为解决红外地球敏感器地面性能测试实验中需要模拟多种地球张角的现实问题,文中利用准直光学系统模拟目标,对多轨道红外地球模拟的技术进行了深入研究。提出一种可变地球张角模拟的总体方案,并对模拟器各关键部分锗准直透镜、可变地球光阑等进行了详细的光机结构设计,给出了设计结果和设计方法。针对地球模拟器地球张角检测的需求,还提出一种地球张角检测方法,搭建了检测装置,并对模拟的不同轨道对应的地球张角进行了实测,结果表明:对应于18 000、35 786、42 000 km三种轨道高度的地球张角模拟精度均优于0.05,完全符合对红外地球敏感器的标定要求。     

发展光学遥感卫星辐射定标技术的几点思考

结合近年来光学遥感器功能增强和细化,以及高分辨、超光谱、立体成像等观测新手段的应用,讨论了光学辐射定标技术的发展思路,就新型定标技术的研发和应用提出建议与展望。     

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。     

光学遥感立体测绘技术综述及发展趋势

介绍了国内外光学遥感测绘卫星技术现状,总结了高精度光学遥感卫星立体测绘领域中的关键技术,分析了测绘有效载荷、时间同步、卫星定轨定姿、几何定标、立体测图以及影像压缩与质量评价技术,给出了技术发展趋势,为国家高精度光学遥感立体测绘卫星技术发展提供参考。