神舟3号飞船上太阳辐射测量

2002年3月至9月间,用3台太阳辐照度绝对辐射计(SIAR)组装的太阳常数监测器在神舟3号飞船轨道舱上测量了太阳辐照度.改进了SIAR辐射计的锥腔结构,把电加热丝埋在薄锥腔壁中间,提高了绝对精度.采用了用宽视场辐射计飞船在轨运动中太阳扫过其视场期间进行测量的方法,测量值与美国EOS上ACRIM III测量数据的最大偏差在0.2％以内.

卫星宽视场绝对辐射计太阳越过视场时入射光变化与腔温响应函数

研究了卫星上指向太阳安装的宽视场绝对辐射计在轨飞行中,太阳越顶扫过其视场期间接收的辐射功率随时间的变化,给出了绝对辐射计接收这种时变辐射功率的情况下腔温响应函数。只要绝对辐射计的视场宽到一定程度( 10°),太阳越过视场的这段时间太阳辐照基本上是恒定的,辐射计的腔温响应也能达到平衡,根据这一腔温响应的平衡点关闭快门进行电功率定标就能获得太阳辐照度值。并将这种测量方法用于神舟3号飞船上用3台15°视场太阳辐照绝对辐射计(SIARs),测量了太阳辐照度。实验结果表明:所测数据与同期卫星上获得的数据基本一致,这也表明了本方法的可行性。

单色仪的杂散光及其测量

本文探讨了可定量描述光谱仪器杂散光特性的谱杂散光系数和总杂散光系数的概念和数学表达式,提出一种测量单色仪标称波长上的光谱透射率(相对值)的方法,并以此对近红外单色仪的杂散光特性进行了测量,给出测量结果。作者认为,用这种方法测量和描述杂散光较为符合实际情况,能够比较准确地表示光谱仪器的杂散光特性。

高分辨率成像光谱仪(C—HRIS)研究

本文报告了高分辨率成像光谱仪(C—HRIS)原型样机的研究结果.分析了农业、资源调查与环境管理等应用需求和技术指标要求.介绍了C—HRIS原理样机的光学系统、光机结构、电子学系统以及技术性能.给出了在地面和飞机上光谱成像试验结果.

成像光谱仪辐射定标影响量的测量链与不确定度

分析了成像光谱仪遥感观测数据中包含的地物光谱特征、仪器参数和大气传输特性等的信息结构。研究了成像光谱仪辐射定标的物理过程和测量链，应用1993年国际标准化组织（ISO）颁布的《测量不确定度表示指南》，分析了辐射定标11项影响量的测量不确定度和合成标准不确定度。遥感辐射定标的绝对精度就是不确定度。辐射定标需要辐射标准、积分球光源、光谱辐射计以及遥感器上设置星上定标装置等专用设备和技术，并经过多级测量链的测试过程才能完成。光谱辐照度标准的不确定度在3％～5％，辐射定标中其它影响量的测量不确定度限制在1％～2％，成像光谱仪辐射定标的绝对精度才能达到5％～8％，这需要相当好的仪器设备和光辐射测试技术。

成像光谱仪工程权衡优化设计的光学结构

对应用需求、卫星可提供资源和技术能力等方面进行综合工程技术权衡，提出了总体优化的光学结构设计方案。设计了在0．4～2．5μm工作，焦距为800mm，焦比为4．5，视场为1．43°的非球面三反射镜望远镜和棱镜色散非球面准直一成像光学结构的新型成像光谱仪，其调制传递函数（MTF）达到0．44～0．62，光谱分辨率为3～23nm，仪器的总重量约为70kg。在焦平面器件性能和信噪比等技术指标相同的情况下，如果用光栅或干涉式傅里叶变换光谱仪，则需要FN在3以下，仪器的总重量将〉100kg。取得了成像光谱仪分辨率高、积分时间短，焦平面器件接受的辐射能量弱等参数条件下的权衡优化设计。

双锥腔互补偿型绝对辐射计

介绍了一种双锥腔互为补偿的新型绝对辐射计(DCICAR)。采用和导热帽檐一体成型的锥腔,微型铂电阻作温度传感器,双锥腔肩并肩放置,面对相同的视场和热环境,且一直维持相同的温度,传导、对流和热耗散情况相同,以互为补偿方式工作。测量结果表明:测量重复性可达0.05%,用参加2005年在世界辐射中心(WRC)举办的第十届国际日射计比对IPC-X的SIAR-2c作为传递基准,本文研制的DCICAR的A#通道相对世界辐射参考(WRR)的校正因子为0.99973,B#通道的校正因子为0.99917,均与WRR在0.1%以内相符。该仪器提高了双腔补偿效果,且灵敏度高,时间常数小,双腔测量结果可相互比对验证,降低了绝对辐射计的测量不确定度。

多波段水下光谱辐射计

研制了基于干涉滤光片分光的船载多波段水下光谱辐射计 ,该辐射计可同步观测 12波段下行光谱辐照度、12波段上行光谱辐照度和 7波段上行光谱辐亮度 ,水下剖面测量深度达 2 0 0m。在水槽中测定了辐照度探头的余弦响应特性和浸没因子 ,利用MonteCarlo方法模拟了阴影误差分布 ,给出了仪器的主要性能指标。

成像光谱仪分光技术概览

论文介绍了多种成像光谱仪的分光技术。棱镜或光栅色散型成像光谱仪技术成熟 ,应用广泛 ;在发散光束中使用光栅的方法 ,克服了准直光束用法中的一些缺陷 ;傅里叶变换光谱仪是遥感探测可见和红外弱辐射的有力工具 ;光楔成像光谱仪结构简单 ,随着渐变滤光片工艺技术的成熟 ,已走向实用化 ;采用可调谐滤光片的成像光谱仪由于滤光片水平的限制 ,投入应用还有待时日 ;采用二元光学元件的成像光谱仪结构紧凑 ,体积小 ,扫描速度快 ,已研制出地面实用型产品 ;层析成像光谱仪原理新 ,目前还处在实验阶段 ;三维成像光谱仪可以同时获取二维影像和一维光谱信息 ,可实现对迅变目标的观测。

基于对比度的空中红外点目标探测距离估计方法

基于最小分辨对比度准则 ,研究了天空背景下红外点目标的最大探测距离估计方法。首先 ,分析了红外波段大气辐射传输与衰减、对比度限制光电成像系统功率响应特性 ,建立了目标表观对比度模型 ,并推导出了由气溶胶消光系数和距离参量确定的探测距离方程。然后 ,对目标天空背景温差、发射率 ,气溶胶衰减系数 ,瞬时视场、对比度探测阈值以及辐射波长等参数作了详细讨论。最后 ,利用LOWTRAN7程序的典型大气模式数据 。

水下光谱辐射计光学特性的测试与分析

为适应高精度水下光学测量的需求 ,设计研制了多通道水下光谱辐射计。该辐射计可同步测量 1 2波段的下行 /上行光谱辐照度和 7波段的上行光谱辐亮度。对该辐射计的主要性能指标 ,如余弦响应特性、浸没因子、光谱辐射精度、稳定性和重复性进行了室内测试和分析 ,用MonteCarlo方法模拟了阴影误差 ,给出并分析了现场实验数据及部分推导的物理量。结果表明 ,该光谱辐射计各波段的中心波长和带宽偏差小于 1 .6nm ,稳定性优于 5 %,阴影误差可控制在 5 %之内 ,具有良好的余弦响应特性 ,满足当前定量化水色遥感现场光辐射测量的技术要求。

线列光纤传像束的调制传递函数评价方法及检测

根据调制传递函数对比度定义,推导了分析线列光纤传像束调制传递函数(MTF)的数理关系,采用数值计算的方式,分析了线列光纤传像束像元与输入信号之间的位相关系对调制传递函数的影响,并进行了实验研究。结果表明,输入信号与线列光纤传像束的位相匹配对调制传递函数有一定的影响。基于对数值分析结果的考虑,提出线列光纤传像束的调制传递函数及评价方法,理论分析与实验结果相吻合。

高光谱识别目标的光谱分离分析方法

介绍了线性混合光谱模型,提出了一种分析复合光谱的方法通过已有的光谱数据库,利用约束最小二乘法分离出像元组份,并能计算像元组份比.对此进行实验,验证了其可行性,并分析了一个30通道的遥感图像.实验以及图像分析的结果表明此种方法能用来分析混合像元问题,即能分离出像元组份、计算出像元组份比及获得比值图像.能利用高光谱数据识别小于地面像元的目标.

宽视场绝对辐射计的杂散光特性

太阳辐射监测仪在轨飞行中,在太阳扫过宽视场绝对辐射计视场期间动态测量太阳辐照度,测量过程中进入辐射计接收腔的杂散光对测量精度有一定的影响。本文通过模型软件分析、风云辐射计外场标定测量和神舟三号辐射计在轨数据修正3个方面对宽视场辐射计的杂散光分布随角度变化的情况进行了分析。结果显示:随光线入射角的增大,杂散光影响基本呈线性增大。太阳辐射监测仪的宽视场绝对辐射计无遮拦视场角为-9.2°^+9.2°,±7°内视场角的模拟分析和地面标定测得结果基本一致,最大值达到0.79%。神舟三号飞船上的辐射计无遮拦视场角为-5.2°^+5.2°,视场角较小,消光光栏多,杂散光的影响相对较小。用模拟分析结果对星上获得数据进行了修正,结果表明,杂光修正降低了系统误差。

基于图像仿真的对地遥感过程科学可视化研究

分析了成像链的光谱辐射响应和空间响应特性,提出一种基于图像仿真的对地遥感过程科学可视化方法。文中建立了成像链分析模型,讨论了传感器获取的三维场景像元辐亮度、探测器输出信号、随机噪声和调制传递函数等数学模型,并导出了包含传感器综合响应特性的遥感数字图像传输方程。此外,对专业软件RSIS1.0可见近红外波段的的仿真模块、数据库及仿真过程作了简要介绍。最后,给出了部分仿真遥感数字图像。

二元光学透镜在超光谱成像仪中的应用

介绍了二元光学超光谱成像仪的基本原理。提出利用折衍混合透镜代替单一的二元光学透镜来实现色散和成像用于超光谱成像仪,论述了此透镜系统的设计方法,给出了理论设计公式。通过光学设计软件ZEMAX对具体实例进行分析和评估,并利用离子束刻蚀法制作了二元光学透镜系统,展示了二元光学透镜在超光谱成像仪中的应用前景。

对PC2000-PC/104型光谱仪的波长定标

为了减小波长漂移对光谱测量的影响,设计了一个简单的装置,并利用海洋光学公司的HG 1汞 氩光源对PC2000 PC/104光谱仪进行了波长定标。在测量了多条光谱线对应的CCD像元的序数之后,使用回归分析得到波长定标的系数,连同光谱仪出厂时的波长定标系数,计算出了两组定标系数在给定的一些谱线位置处的残差,并利用实验所得的系数对回归方程进行了拟合优度检验,结果表明波长定标模型是有效的。

成像干涉光谱仪信噪比分析

以Sagnac型成像干涉 (傅里叶变换 )光谱仪为例 ,详细推导了空间调制型成像干涉光谱仪信噪比的一般表达式 ,分析了各种因素与信噪比之间的关系并得出了相应的结论。

Sagnac型干涉成像光谱仪研制及干涉成像光谱实验

空间调制干涉成像 (傅里叶变换 )光谱仪 (SMIFTS)是一种有重要的研究和应用价值的空间遥感器。依据应用要求和信噪比方程设计并研制了Sagnac型干涉成像 (傅里叶变换 )光谱仪原理样机。用该样机进行了实验室干涉成像光谱实验 ,获取了较为清晰的可见光、近红外谱段干涉成像图像。对其中各像元的干涉图进行数据处理和计算 ,提取出了光谱特征明显的成像光谱图像和与被测图样光谱特征相符的像元光谱。由实测光谱辐射亮度曲线反演计算出的光谱反射曲线与标准仪器测得的图样光谱反射特性曲线进行了比较 。

两种排列方式光纤传像束的像质评价

根据调制传递函数对比度定义,推导了线列光纤传像束调制传递函数(MTF)的数理关系,建立了光纤直径有随机误差的线列光纤传像束MTF仿真模型,对MTF进行数值分析。通过考虑在光纤传像束中输入信号与光纤的位相匹配对MTF的影响,分析了V型槽排列和紧密排列两种不同方式的光纤传像束的平均MTF。结果显示,有随机误差的光纤束的平均MTF值分别分布于理想传像束平均MTF曲线附近,表明了光纤自身的误差对传像束的平均MTF影响不大;V型槽排列的线列光纤束的像质优于紧密排列方式的线列光纤束。