FY-3A中分辨率光谱成像仪热红外通道的多探元辐射定标

FY-3A中分辨率光谱成像仪(MERSI)红外通道采取40探元跨轨并行扫描方式,针对其辐射定标要比传统单元探测器的辐射定标复杂的问题,研究了MERSI红外通道的多探元辐射定标方法。首先,基于星上黑体观测进行逐探元的辐射定标处理,消除探元辐射响应差异条纹;然后,利用各探元与基准探元光谱响应对不同温度黑体光谱辐亮度建立比值关系,基于其随着辐亮度呈非线性变化的关系,对逐探元定标后图像进行探元光谱差异的辐亮度归一化补偿,从辐射机理上最大限度地消除图像条纹,实现了多探元观测目标辐射信号的光谱响应差异归一化。为了验证MERSI红外通道辐射定标精度,文中还利用同时过星下点观测(SNO)交叉定标方法,将MERSI定标结果与美国Terra中分辨率成像光谱仪(MODIS)定标结果进行比对,结果显示,相对于后者,MERSI的红外通道亮温高1K左右,认为这可能与两者的通道带宽不同有关。     

基于月球观测的FY-2G中波红外波段在轨调制传递函数评价与图像复原

针对风云二号(FY-2)中波红外波段地球目标图像空间分辨率低的问题,提出了从月球图像中提取刃边目标进行调制函数(MTF)计算,根据图像质量评价参数进行图像复原提高图像空间分辨率的方法。首先根据FY-2定位模型设计了月球可视位置算法,搜索到月球图像;通过一阶微分、极值匹配等处理,基于傅里叶变换得到FY-2G中波红外波段在轨MTF评价曲线。然后,根据MTF计算结果,采用维纳滤波器对中波红外波段图像进行复原;以像素平均梯度、功率谱分量和以及图像信息熵作为评价参数,通过3种评价参数的变化确定合理的滤波参数。最后,得到经过MTF复原的高分辨率图像。实验结果显示,应用提出的方法,不仅MTF计算正确,图像复原有效,空间分辨率得到提高,还保证了图像复原前后能量的一致性。     

基于多种亮度稳定目标的FY-3C/中分辨率光谱成像仪的反射太阳波段辐射定标

分析研究了风云-3C中分辨率光谱成像仪(FY-3C/MERSI)发射一年以来反射太阳波段的辐射定标精度,利用位于全球范围内的沙漠、盐湖等12种亮度稳定目标,结合中分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表和大气参数产品和大气辐射传输模型,计算出了卫星过境时刻入瞳处的波段反射率,并将其作为在轨绝对辐射定标精度检验的参考真值,对2014年1月~10月期间,FY-3C/MERSI反射太阳波段的辐射定标精度进行了验证分析。结果表明,FY-3C/MERSI大部分波段在高低端的定标精度大小不一致。有些波段明显呈现高端定标偏差大,低端定标偏差小的特点;有些波段呈现高、低端定标偏差大,中间低的特点。在仪器发射一年以来,波段1~4,9~11,15~16和波段19仍能保持5%的定标精度。各波段定标精度的时间变化表明:在整个研究时期内,除蓝光波段和水汽吸收波段,其他波段的定标精度变化幅度基本在5%以内。实验结果显示:使用沙漠及盐湖等多种亮度稳定目标,有效地掌握了更宽动态范围内FY-3C/MERSI的辐射定标精度情况。     

FY-3C卫星紫外臭氧总量探测仪的在轨替代定标

风云三号气象卫星C星(FY-3C)搭载的紫外臭氧总量探测仪因太阳辐照度观测值异常而无法进行常规在轨星上定标,导致臭氧总量产品无法正常生成。在研究了风云三号气象卫星B星(FY-3B)TOU辐照度观测数据的特点以及仪器衰减规律后,结合FY-3C/TOU辐照度和辐亮度实测数据,探索了基于晴空海洋像元观测值计算仪器的衰减系数法。本文选取受陆地气溶胶影响较小的热带太平洋海区,用矢量辐射传输模式模拟云量较小的像元对应的晴空辐亮度,比较观测值与模拟计算值,通过统计筛选晴空像元,估算FY-3C/TOU探测器随时间的衰减系数。在确定仪器衰减系数后对FY-3C/TOU历史数据进行处理,反演获得了全球臭氧总量并与WMO/WOUDC地基观测数据进行对比。结果表明,基于晴空辐亮度估算的仪器衰减系数进行的臭氧总量反演的均方根误差在5%以内。在星载紫外探测器星上辐射定标失败的时候,可以利用晴空海洋像元确定仪器的定标系数。     

FY-3/中分辨率光谱成像仪星上黑体的在轨太阳污染模拟与抑制

对风云三号(FY-3)中分辨率光谱成像仪(MERSI)的黑体进行了在轨太阳污染模拟,以掌握在轨太阳污染对面源黑体的影响,同时研究了抑制太阳污染的措施。模拟了FY-3卫星轨道及全轨道周期内太阳光的入射角,使用Tracepro软件建立了太阳污染模拟的模型,利用太阳光入射与MERSI的相对位置对太阳污染进行仿真,分析了污染随光谱成像仪扫描镜旋转和卫星飞行位置的变化。最后,根据分析结果设计了太阳污染抑制措施,并对抑制效果进行了仿真验证。结果表明:在扫描镜附近区域设置遮光板,有效地抑制了太阳光的污染,使辐射量级小于0.1 W,整个太阳污染功率下降了97%以上,对黑体有良好的保护效果。另外,提出的方法提高了面源黑体温度的均匀性和稳定性,保证了红外通道星上定标精度。     

基于月球目标的FY-2G在轨调制传递函数评估

调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)是客观评价遥感器光学系统在轨特性的主要指标之一。为了避免使用地面目标评估气象卫星在轨MTF时,大气传输对计算结果的影响,研究了使用月球目标来计算其在轨MTF的方法。选择由风云二号G星扫描辐射计(VISSR)获取的不受大气传输影响的月球目标遥感图像,作为刃边法的输入图像来计算VISSR的在轨MTF,并且根据探测器的不同探元,划分不同的子图像,分别计算其MTF特性。实验结果表明,使用月球目标得到的MTF结果为0.320 1,而地球目标由于有大气影响MTF结果仅为0.216 4,月球目标结果明显优于地球目标。且遥感器各探元结果一致性较好,在连续时间内由同一子图像计算的不同探元的MTF结果的标准差仅为0.013 31,表明使用该方法评估的MTF具有稳定性。     

星载太阳辐射监测仪的高精度太阳跟踪

由于FY-3（01）星和FY-3（02）星宽视场扫描式太阳辐射监测仪（SIM）测量时间短、精度低,本文利用FY-3（03）星SIM实现了太阳的高精度跟踪测量。首先,分析了SIM太阳跟踪精度指标、跟踪转动范围,测试并确定了数字太阳敏感器（DSS）的视场范围、频率、分辨率,标定了DSS在轨像面辐照度。为消除跟踪抖动现象,分析测试了控制时间间隔和跟踪精度的关系,确定了理想控制时间间隔为500 ms。外场和在轨实验结果表明,SIM太阳跟踪精度优于±0.1°,俯仰在轨跟踪精度为0.029°,偏航在轨跟踪精度为0.025°,原始太阳总辐照度（TSI）值为1 353.1 W/m²。另外,DSS太阳指向精确,跟踪控制可靠,大幅增加了TSI监测时间。FY-3（03）星SIM在太阳同步轨道卫星上实现了TSI的太阳跟踪测量,跟踪精度是国际空间站（ISS）同类载荷CPD跟踪精度的10倍。     

FY-3气象卫星广州站地面系统的雷电防护设计

FY-3极轨气象卫星是我国自主研制的新一代极轨气象卫星,它是迄今为止我国功能最全、应用最广的民用卫星。广州气象卫星地面站FY-3地面系统是FY-3系统工程的一个重要组成部分,负责接收南中国区域的FY-3卫星云图。广州雷暴较频发,针对广州站FY-3设备的分布特点而精心设计的防雷方案,经过近4年的运行证明：该防雷方案设计合理、适用、安全、可靠,能有效地避免和防御雷电对设备的侵袭,为整个FY-3系统的安全运行提供了保障。     

我国首颗极轨气象卫星“风云三号”在太原发射

中国首颗“风云三号”极轨气象卫星于2008年5月27日上午在山西太原卫星发射中心发射。风云三号卫星系统总指挥高火山在接受采访时披露了风云三号卫星的发展历程。据中国气象局网站消息,高火山介绍说,1988～2002年,中国先后发射了4颗第一代极轨气象卫星,即风云一号A、B、C、D星。其中,今天仍然在轨稳定运行的风云一号D星已稳定运行6个年头,在中国防灾减灾、     

一种分析视频眼镜图像清晰度的新方法

依据光学传递函数与级联光学传递函数理论,通过CCD相机拍摄视频眼镜显示的ISO12233分辨率测试图像卡,运用Imatest软件分析视频眼镜中光学成像系统的质量和图像分辨率(SFR)参数。对Google Glass,Epson BT-200,Optinvent ORA-1,奥图科技Cool Glass One以及Raypai的几种视频眼镜进行了测试与分析,获得每一种视频眼镜的图像分辨率调制传递函数(MTF)结果并进行比较。MTF结果与实际视觉观测结果基本相符,表明这种测试方法与Imatest软件分析计算的正确性。     

基于Bayer滤波的彩色面阵CCD调制传递函数

介绍了基于Bayer滤波获取彩色图像的方法.根据CCD离散采样的工作特点,构建了采用Bayer滤波的彩色面阵CCD的调制传递函数(MTF).通过数值计算和实验对基于Bayer滤波的彩色面阵CCD和单色面阵CCD的MTF值进行了对比分析.结果表明,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD的MTF值显著低于单色面阵CCD的MTF值.当像元边长与对应中心距相等时,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF为0.067 6,单色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF值为0.405 3;分辨率板成像实验表明,相同成像条件下,前者的分辨率比后者的分辨率降低约40％,基本符合MTF对比分析结论.     

风云四号地球静止轨道卫星测距系统误差标校 及其定轨影响分析

测距系统误差是影响地球静止轨道(GEO)卫星定轨精度的主要误差因素,GEO卫星的静地特性使得测距数据系统误差特别是测站系统差和卫星轨道存在较强相关性,必须通过其他独立手段解决。首先利用仿真数据分析了地面系统误差和星上系统误差对轨道的影响特性,随后以风云四号B星(FY-4B)测距系统为例分析了测距实测数据,分析结果表明风云四号B星测距系统中存在异常的系统误差,为确定该系统误差的来源,设计了一系列试验方案进行分析,通过试验排除地面设备系统误差,确定了风云四号B星测距系统误差来自于研制厂家提供的错误星上转发器时延值,利用定轨估计解算星上系统误差对其进行标校,以及利用标校后的观测数据重新定轨,各站残差由15 m降至2 m,定轨精度由800 m提高到20 m,分析表明,通过定轨估计解算对星上系统误差进行标校的方法是切实有效的。     

红外成像系统的调制传递函数测试

研究了刃边法测试光学系统调制传递函数(MTF)的原理,提出将改进倾斜刃边法用于红外成像系统MTF的测量。考虑刃边倾斜角度的测量误差和噪声干扰会引起红外系统MTF的测量误差,采用Canny算子、直线拟合和边缘扩散函数(ESF)重构行数变动等方法来提高MTF的测试精度;同时针对ESF与线扩散函数(LSF)提出有效的降噪算法来降低噪声对MTF测试精度的影响,从而系统地降低了MTF的测量误差。搭建了实验平台,以红外成像系统的理论模型和实测参数得到的MTF曲线为依据,实验验证了本文方法的有效性,测试分析了刃边倾角的变化对MTF测试精度的影响。实验结果表明:通过本文方法测试得到的MTF曲线的测试精度为0.010,测试重复精度为0.008,刃边倾角保持在2°~10°。实验结果显示:本文方法有效地降低了刃边倾角的测量误差和噪声干扰对MTF测试产生的影响,测试结果具有良好的重复性。     

类Golay6稀疏孔径结构

分析了Golay稀疏孔径结构阵列,在正三角形网格分布的基础上,找出Golay结构子孔径非冗余分布的规律,提出了一种类Golay6新型稀疏孔径结构。按照一维阵列排列及其非冗余分布的规律,类Golay6结构的子孔径在光瞳面上按三角形网格分布在正三角形的边长上,推导出类Golay6调制传递函数(MTF)公式,给出MTF分布,并且与Golay6结构进行了比较。结果显示,类Golay6结构的MTF分布均匀,最大截止空间频率与Golay6结构的相等,实际等效口径比大于Golay6结构9.1%。另外,类Golay6子孔径排列比Golay6结构的简单,是一种非冗余的新型稀疏孔径结构。     

空间相机的颤振成像调制传递函数及仿真实验

为实现对卫星平台力学环境的合理约束,研究了空间相机颤振与成像调制传递函数(MTF)下降的关系.通过理论分析,建立了基于统计矩的颤振传递函数的数学模型,实现了在特定函数振动和已知振动曲线情况下对MTF下降曲线的计算.针对某空间相机,利用MATLAB软件的图形用户接口(GUI)编制了颤振成像MTF计算软件,计算了在有随机噪...     

光电成像系统的性能优化

探讨了光学系统和阵列探测器构成的光电成像系统的整体性能和优化设计问题。针对阵列探测器的不断快速更新换代,研究了如何对光学系统进行改进以优化光电成像系统的性能。从采样成像系统的取样定理出发,研究了光电成像系统的传递函数特性,讨论了采样成像系统的相位平均传递函数,分析了光电成像系统的加工与使用误差对传递函数的影响。同时,给出了光电成像系统的信噪比计算公式。文中提出用于遥感观测的大型光电成像系统的光学系统传递函数的归一化空间频率等于0.5左右可与阵列探测器的奈奎斯特频率相匹配。结果显示,如此设计可在满足信噪比的同时使传递函数在奈奎斯特频率处达到0.1左右,分辨率达到奈奎斯特频率并且不产生频谱混叠效应。