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。     

FY-2多通道扫描辐射计的可见光外场定标

可见光定标是FY-2气象卫星多通道扫描辐射计研制的关键技术之一,发射前的精确定标是气象资料定量化和数字化应用的主要依据.基于Beer定理,详细说明定标的原理,摸索出一套适合于FY-2扫多通道描辐射计的可见光外场定标方法,建立起定标的规范程序,并对误差来源进行了分类和分析.通过在昆明的多次外场试验,获取了良好的定标结果,验证了这一方法的正确可行.     

风云一号扫描辐射计可见近红外通道辐射定标试验

本文提出了一种扫描辐射计可见、近红外通道的辐射定标方法。阐述了定标原理,试验过程及试验结果;并对误差进行了分析。结果表明,以太阳为标准光源,在大气相对宁静的条件下,对扫描辐射计进行定标,可以获得较好的目标光谱特征的反演精度。     

太阳辐射计视场角定标方法对比研究

太阳辐射计是观测大气气溶胶重要的地基遥感设备,其定标是获取高精度气溶胶产品的前提条件。视场角(field of view, FOV) 是太阳辐射计的重要参数,也是传递定标的关键参数。基于SONET观测网2016年定标实验,对传递定标方法（单次传递及历史传递平均结果）和矩阵扫描法获得的仪器FOV进行对比分析,结果表明：单次传递、历史传递平均和激光矩阵扫描结果与仪器的FOV设计值平均相对误差在2%~3%之内,而三种方法获得的FOV最大相对误差为1.59%,满足FOV的精度要求。误差分析表明,传递定标法误差主要来自积分球辐亮度定标系数,而矩阵扫描法的误差主要由激光面光源引起。但三种方法各有优劣,可以相互验证、相互补充,以获得更加准确的仪器FOV参数。     

8mm测量辐射计定标方法的研究

提出一种新的绝对测量定标方法，并作了误差分析．这种方法基本上具有口面定标法的优良性能；消除了分体定标法的诸多误差项，提高了定标精度．而且在使用中既经济又方便．     

溯源于低温辐射计的高精度遥感器辐射定标技术

低温辐射计作为拥有10-4不确定度的辐射初级标准已经开始运用于遥感器辐射定标领域。总结了低温辐射计的高精度初级标准传递至星载遥感器的定标过程,详细介绍了标准传递链中各级标准的不确定度。通过VXR、TXR在NASA的EOS计划中的应用及国内辐亮度探测器对FY-2号的实际定标,展现溯源于低温辐射计的定标技术广阔的应用前景。     

简易双波段光谱辐射计的设计及标定方法

设计了一台简易双波段(1.315±0.020 μm,3.6～4.2 μm)光谱辐射计(以下简称辐射计)来替代全辐射计,并对该台辐射计的光谱辐亮度标定方法进行了探讨.该辐射计包括前置光学系统、精密机械调制器、准直镜、平面摆动反射镜、双路单元探测器(InGaAs探测器和PbSe探测器)和锁相放大器以及A/D和单片机等.标定方法:在1.315 μm波段,用标准辐射计和积分球光源,对辐射计进行标定;在3.6～4.2 μm波段,用大面积标准黑体辐射源、腔型黑体辐射源,标定辐射计的光谱辐亮度.通过实验数据统计的方法建立探测器数码输出DN值与对应的辐射计的光谱辐射亮度B的关系,得到辐射计的光谱辐射亮度响应度R.     

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%。     

周期两点定标微波辐射计原理研究

根据热辐射理论,任何温度处于绝对零度以上的物体都存在热辐射。通常用亮度温度来表征物体的辐射强度,其取决于物体本身的几何特性与介电特性。微波辐射计是用于测量物体微波辐射能量的被动遥感仪器,在军事、环境科学上都有重要的作用。阐述了微波辐射计的定标原理,介绍了周期两点定标方法,并简要描述了某毫米波成像辐射计的结构组成和工作原理。     

星载微波辐射计定标及误差分析

微波辐射计是气象卫星对地观测微波遥感重要仪器之一,通过接收被观测场景辐射的微波能量来探测目标的特性.而微波辐射定标是微波遥感探测资料定量化应用的基础.以目前气象卫星的微波辐射计以此为例,对微波辐射计的定标方法进行了概述,并对微波辐射计的定标误差进行了分析和估算.     

K波段微波辐射计通道优化和定标研究

利用K波段20~30 GHz探测大气水汽廓线,深入分析地基微波辐射计的关键技术与性能指标,确定通道频率和个数的优化组合,并对所选通道利用非线性定标方程外定标,确定地基微波辐射不同通道的定标曲线和系统注入噪声,分析各通道定标误差。进而,采用奇偶周期方式的大气定标法进行参数校正。试验证明:以全球定位系统(GPS)无线电探空进行性能为标准,定标后的数据反演均方差为0.52 g/m³,相关系数为0.965.     

红外标准辐亮度计的研制及定标

黑体参考光源辐亮度精度是决定红外遥感器绝对辐射定标精度的关键因素。为了提高黑体辐亮度测量精度,设计了一种直接测量黑体辐亮度的红外标准辐亮度计。描述了整个系统的光机设计方案和工作原理,利用高精度水浴黑体对辐亮度计进行定标。实验结果表明:辐亮度计的1 h非稳定性优于0.03%;测量黑体辐亮度不确定度达0.22%,相当于308 K时辐亮度温度不确定度73 mK。该标准辐亮度计具有系统级测量、高精度溯源等优点,可实现黑体辐亮度与实验室辐射标准之间的溯源。     

综合孔径微波辐射计互耦模型与校正方法

利用阻抗参数法分析天线互耦,根据综合孔径微波辐射成像原理,通过耦合矩阵建立了综合孔径微波辐射计互耦模型。用给出的模型,对互耦引起的反演亮温失真和校正方法进行了深入的理论分析,并给出通过优化天线匹配网络减小互耦影响的方法。仿真结果表明了互耦模型和校正方法的有效性,清晰地反映了互耦造成的反演误差。     

斜入射下微波辐射计定标源散射特性与发射率的仿真分析

针对微波辐射计定标源定标双站测量方案,提出了斜入射波作为照射源的思路。先通过计算斜入射角度与发射率之间的关系分析了斜入射方案理论上的可行性,再对特定的定标源模型的散射特性进行仿真,并对其波瓣产生机理进行了简单分析。对定标源散射的发射率展开了评估,分析发射率与采样距离以及采样间隔角度之间的关系,总结了最适合用于评估发射率的采样条件。对于给出的定标源和标定体模型,采用斜入射的方案可作为新的具有接近发射率真值的定标测试方案。     

FY-3C微波湿温探测仪118 GHz和183 GHz通道辐射特性仿真分析

我国第二代极轨气象卫星的第三颗星——风云三号C星(FY-3C)已于2013年9月发射.为探讨微波湿温探测仪大气探测通道对大气参数的探测能力,采用威斯康星大学的非流体静力学中尺度模式系统(UW-NMS)模拟Katrina飓风的基础数据集,结合微波辐射传输模式,正演模拟分析了微波湿温探测仪118 GHz和183 GHz通道的辐射特性.仿真结果表明118 GHz和183 GHz通道作为星载亚毫米波大气探测通道,能够提供更加精细的大气温度和湿度廓线信息;冰态粒子的散射作用可使(118.75±5.0)GHz和(183.31±7.0)GHz通道亮温分别下降108 K和76 K,新增的探测频点和通道能提升对云雨大气的探测能力;118 GHz和183 GHz通道亮温对云中各种水凝物粒子响应的模拟分析结果证明了这两组通道在云中水凝物分布特性反演方面的潜在探测能力;大气中雨水含量的增加可以导致(118.75±5.0)GHz通道亮温下降4.5 K,118 GHz对液态粒子特有的响应能力,显示了其作为降水反演频点的优势;大气中雪粒子含量的增加会使(118.75±5.0)GHz通道亮温下降10 K,可利用该通道探测云中的雪晶含量.     

SAR辐射定标的融合算法研究

针对机载SAR辐射定标外场试验可重复性较差的问题,提出了一种结合内场仿真信息进行辐射定标的参数估计新算法:首先建立机载SAR定标成像模型,在进行模型有效性检验之后,利用定标成像模型得到SAR线性动态范围内定标体RCS的渐进经验分布,然后结合定标试验实测数据进行辐射定标参数的融合估计。仿真表明该算法可以减小估计结果的误差方差,提高定标精度。     

相控阵雷达接收通道校准方法仿真

接收通道校正是保证接收波束形成性能的重要环节。构建了内场校准和外场校准相结合的通道校准方法的仿真模型。仿真结果验证了该方法可以明显改善第一副瓣水平,减小幅相误差对系统性能的影响。     

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.     

窄脉冲半导体激光器峰值功率测试及校准方法研究

提出了一种基于波形分析原理实现窄脉冲半导体激光器峰值功率测量的方法,并研究了测试系统的校准技术.此测试系统主要由数字存储示波器和光电转换装簧组成.可直接测量峰值功率.为-r保征测量准确度.根据测量电压与激光脉冲功率的比例关系,溯源争标准激光功率或能量来校准此系统.实验以波长900nm,脉宽为200us和200m的宽、窄两种脉冲半导体激光器为例,采用不同的校准方法分别对测试系统的比例系数k进行标定,并分析了测量不确定度.