地球辐射探测仪信息处理技术研究

地球辐射收支对于研究天气气候及其相互关系具有重要作用,本文结合空间遥感仪器-“风云三号”地球辐射收支仪工程项目,论述了地球辐射收支探测原理,并对信息获取与处理技术进行了分析、设计.     

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.     

大视场ERB-NS全波探测通道的高精度辐射定标

基于腔体辐射计的基本原理，提出一种地球辐射收支仪全波探测通道的高精度辐射定标系统，并给出了定标实验结果．     

红外预警卫星探测波段地球背景辐射仿真研究

针对红外预警卫星探测波段遥感数据难以获取的问题,研究了基于地表温度反演的红外预警卫星探测波段地球背景辐射仿真方法。采用了通用型单通道算法对FY-3/MERSI数据集进行地表温度反演,得到了全球地表温度分布图。在此基础上,构建了地表红外辐射模型,充分考虑了海拔、大气模式、地表类型等因素对地表辐射的影响,利用MATLAB与MODTRAN进行联合编程完成每个像元对应的地表辐射计算,实现了红外预警卫星探测波段地球背景辐射场景的图像生成。仿真结果表明:仿真图像分辨率高,能够准确反映红外预警卫星探测波段的地球背景辐射特性,可为研究红外预警卫星作战效能评估和目标识别技术提供场景数据支撑。     

红外预警卫星空间虚警源辐射特性分析

针对红外预警卫星的虚警问题,研究了地球同步轨道红外预警卫星的空间辐射环境。在计算卫星探测谱段内的地球背景辐射特性并将其作为衡量基准的基础上,分析了空间环境中可能造成红外预警卫星虚警的辐射源,并对各种空间辐射源在红外预警卫星短波探测谱段2.63~2.83 m和中波探测谱段4.18~4.50 m的辐射特性进行了数值计算。结果表明:太阳直接辐射对卫星探测器的辐照度远大于卫星的背景辐射强度,应采取规避措施;红外预警卫星的主要虚警源为月球辐射和近地轨道航天器辐射;月球辐射的影响主要来自镜头的聚焦作用;近地轨道航天器辐射的影响发生在红外预警卫星的中波探测谱段,研究结果可为研究相应的背景抑制及虚警源识别技术提供参考。     

目标反射环境红外辐射的模拟研究

基于红外辐射探测大气层外目标时,探测器接收到的目标红外波段辐射不仅包含目标自身辐射,也包含对环境光源辐射的反射,主要为对太阳辐射、地球辐射、地球反照太阳辐射的反射.在按照基本物理原理进行建模的过程中,通过计算给定探测时间太阳、目标、地球以及观测站点在统一坐标系中位置矢量及其相应夹角,模拟了带太阳能帆板的圆柱主体目标反射...     

基于遥感数据的地球背景中红外场景仿真

卫星遥感是研究地球大气背景红外辐射特性的重要手段,受大气影响及传感器观测条件的限制,无法获取多气象、多探测条件的辐射数据。针对该问题,基于JHU地物光谱数据库,分析了植被、水体、岩石等光谱辐射特性,结合传感器光谱响应,建立了3~5 m基于光谱相关性的地表辐射波段转换模型,并利用逐步回归法计算误差,模型误差小于10%。利用MODIS、AIRS等多源遥感数据产品,根据地表-大气-传感器辐射传输模型,模拟不同时空分辨率、探测条件等的地球背景辐射中红外图像。结果表明,利用多源遥感数据进行中红外图像仿真,可以实现大尺度、具有细致纹理结构的图像模拟,应用于遥感研究。     

THz技术在大气探测领域的应用研究进展

THz波的频段范围（0.1~10 THz）及其特性使THz波具有较高的空间分辨率及大气参数灵敏性,同时THz辐射在地球辐射平衡中的重要作用决定了其在大气探测领域有重大的研究价值和广阔的应用前景。介绍了THz技术在大气探测领域的应用现状,重点分析介绍了THz波遥感探测大气水汽廓线、温度廓线、卷云的微物理参数及大气微量气体成分的原理、特性及存在的问题,最后对THz波大气探测技术的研究提出几点建议和展望,并指出了当前THz波大气探测技术的研究前沿和研究热点。     

基于遥感反演的地球红外背景建模

模拟地球红外辐射背景的前提是要获取可靠的全球表面温度。利用卫星遥感数据可以反演得到较精确的地表温度。反演算法采用了应用广泛的分裂窗算法,并将反演结果绘制成了全球表面温度分布图。同时,建立了完整的地球红外辐射亮度模型,考虑不同地域、纬度和季节模式下的大气辐射亮度和大气衰减。通过遥感反演技术与红外辐射建模技术的结合,最终完成了任意波段全球红外辐射背景亮度的计算与图像生成。结果表明:模拟的地球红外辐射图像效果精细,真实反映了地球背景的红外辐射特征,在空间目标的热环境分析,以及空间红外探测与隐身技术的研究等方面具有重要的应用价值。     

地球临边场景红外遥感成像仿真方法

地球临边场景仿真是卫星红外探测领域的关键组成部分,是空中高速目标远距离探测场景模拟的重要基础。临边观测下的地球表面近似于球面,传统的基于海洋三维形态并计算表面辐射特性的海洋红外图像仿真方法不适用。云层的厚度和高度对红外辐射传输特性的计算有重要影响,视云层为粒子团的处理方法会大大降低仿真的计算速度。因此,研究了海洋和云的红外辐射模型、地球-空间坐标系与红外相机坐标系的转换关系和大气传输模型,提出地球临边场景红外遥感成像仿真方法。根据场景组分的差异,分别建立海洋分布模型、多层云分布模型,并根据海洋和云层的红外辐射与反射特性,构建地球临边场景红外辐射模型。通过地球-空间坐标系与相机坐标系的转换关系,利用大气传输理论和传感器效应仿真,计算各观测角度的地球临边场景卫星遥感红外仿真图像。实验结果表明:仿真得到的红外图像画质清晰,符合地球临边场景红外辐射特性,其平均拉普拉斯算子和可达0.15,平均灰度梯度可达0.70。     

中段飞行弹道导弹表面温度与辐射特性计算

中段飞行弹道导弹目标辐射特性对于探测手段选择、传感器设计等具有重要意义.以采用红外隐身技术的弹道导弹为研究对象,考虑表面隐身涂层特性和进出地影的影响,采用有限体积法计算了弹道导弹在整个中段飞行过程中的温度变化;结合导弹自身辐射与太阳、地球辐射光谱,给出了导弹0～15μm范围内的辐射特性;研究了导弹表面温度和辐射特性的关...     

红外焦平面静态地平仪地面检测方法研究

本文针对红外焦平面静态地平仪的探测原理,就该地平仪的探测目标(地球及空间背景)在几何空间、辐射光谱及能量等物理层面的模拟方法进行了详细讨论,并在此基础上提出了设计带有大视场准直光学系统的地球模拟器和精密转台的地面测试方案.     

大气层外弹道式目标表面温度场的有限元分析

获取目标表面温度场是进行红外特征分析的重要前提.根据大气层外弹道式目标温度场的轴对称分布特点,在柱坐标系内建立了二维瞬态热传递的有限元模型.模型中的自然边界条件包括太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射和空间辐射.最后应用ANSYS软件计算了一种大气层外弹道式目标的表面温度场分布,数值计算表明:在目标飞行全程中,其表面温度在白天和夜晚分别约为34K和14K.该模型对于大气层外弹道式目标的红外探测、隐身和成像仿真具有重要价值.     

激光雷达与高光谱遥感对地立体探测研究

将激光雷达对大气,水体的透视及对地精确测距定位的立体成像探测能力和高光谱技术相结合,发展先进的空、天基对地立体成像综合定量探测系统,是国家对大气、陆地和海洋精确立体综合定量探测的迫切需要,也是遥感技术自身发展进步的要求,激光与地面、水体和大气的相互作用及其在高光谱的遥感响应是空,天基激光雷达和高光谱对地立体成像综合定量探测的核心理论基础和关键科学问题.综述了激光雷达对地探测系统的研究现状和发展趋势.提出了新的基于激光雷达与高光谱遥感的对地立体探测系统.将激光雷达对大气、水体的透视以及对地的精确测距定位与高光谱技术相结合,介绍了该系统的原理方法和特点.从激光雷达和高光谱数字影像的广义大气修正和地形辐射改正,大气光学厚度与程辐射图像的生成,激光雷达的非均匀水体修正和水底地形改正,激光雷达和高光谱与介质以及目标的相互作用,多源数据融合等五个方面阐述了该体系的关键技术及其研究思路.     

基于GMS-5卫星资料的云检测方法研究

由于云对地球气候变化起着重要作用,对云进行监测是研究全球气候 变化的重要环节。目前,各国的气象专家和爱好者们都十分关注对云的监测研究,因此云检 测已经成为了当前的热点话题。利用日本的GMS-5气象卫星资料进行了云检测研究。采 用红外亮温法对云进行粗检测,然后利用相似离度法、空间一致性检测以及可见光反射率进行晴 空检测。最终结果表明,通过结合使用这三种方法进行云检测,能够很好地判断是晴空辐 射还是含云辐射。     

Meteorological applications of remote sensing from satellites

Satellites provide meteorologists with a data source unmatched at comparable spatial and temporal coverage by any existing or practical alternate source. There are limitations, however, both instrumental and fundamental, imposed on the achievable resolution and accuracy. Current and promising future contributions to meteorology from satellite-borne sensors are discussed, with emphasis on performance and the limitations thereto. The discussion covers 1) synoptic meteorology where satellite observations of clouds provide measures of winds, cyclogenesis, and rainfall estimation; 2) atmospheric profiling wherein vertical profiles of temperature, humidity, and certain gaseous constituents are provided; 3) radiation budget or the energy exchange between the earth and the space-sun environment; and 4) surface features of importance to meteorology-temperature, soil moisture, and sea ice coverage. Satellites will be extensively used as data collectors and relays from in situ instruments on buoys, balloons, and fixed earth sites. The accuracy and coverage of such observations, however, will be determined by the in situ sensors and not by the satellite. They are therefore not discussed here.     

地形条件对空间目标细致光谱辐射特性的影响

随着多光谱、高光谱和超光谱探测技术的发展,探测识别目标发出的细致光谱辐射特性技术日益成熟。建立了一种空间目标细致光谱有效辐射的计算模型,考虑了地形条件和大气环境对目标的光谱有效辐射影响,分别计算了传统方法和两种设置的典型地形条件下空间目标各表面的温度和细致光谱有效辐射,分析了3~5 m和8~14 m波段下导致目标有效辐射强度随波长变化的主要影响因素,最后分析了在不同地形条件下空间目标在8.69~9.00 m探测波段内的辐射特性。结果表明,地形条件对空间目标的温度和有效辐射有较大影响,尤其是地表反照率对地球反射太阳辐射的影响较大,特别是空间目标朝向地球的面,在两种典型条件下的最大温差可以达到69.2 K,光谱有效辐射出射度偏差达到7.002 W/（m2m）。