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。

FY-3B/C中分辨率光谱成像仪在轨初期传递函数的评价和比较

针对极轨气象卫星的特点,提出了利用极地冰雪目标进行风云(FY)卫星中分辨率光谱成像仪(MERSI)传递函数(MTF)测试的刃边方法。该方法沿着冰雪和海洋之间的边缘进行取样,然后将获得的点扩展函数经过傅里叶变换得到最后Nyquist频率点处的MTF值。该方法能够应用于绝大多数MERSI通道。MTF测试结果表明:在轨初期,FY-3B/C-MERSI图像在卫星飞行方向的MTF结果都在0.31左右,图像质量较高,能够满足设计指标。但两颗卫星的MERSI传感器图像空间频率特性沿扫描方向都不是很好,1 000m分辨率的FY-3C图像测试结果集中在0.12左右,FY-3B集中在0.10左右,且FY-3C星结果系统偏高于B星,B星250m分辨率的测试结果只有0.07。分析认为导致这种图像频率特征质量在扫描方向严重下降的主要原因是设计MERSI时为保证信噪比保留的像元重叠扫描,建议在下一代FY-3号气象卫星设计时考虑这种重叠扫描的处理。

风云三号A星中分辨率光谱成像仪反射太阳波段的多场地定标跟踪

搭载于中国第二代极轨气象卫星FY-3A上的中分辨率光谱成像仪（MERSI）是一个类似于MODIS的传感器，具有19个反射太阳波段和一个热红外波段。尽管MERSI配备了可见光星上定标试验设备，但是其只能用于仪器响应的衰减追踪。每年一次的敦煌场地替代定标一直是MERSI反射太阳波段在轨绝对辐射定标的主要方法。为了提高在轨定标频次，提出了多场地辐射定标跟踪方法。该方法依赖于多个稳定目标场的大气顶模拟辐射，并基于定标系数时间序列的趋势分析建立了定标日更新模型。以Aqua MODIS观测值为参考，对MERSI的定标基准进行了评估，两者的平均相对偏差在5%以内（0.4～2.1μm）。研究发现：MERSI的短波部分衰减显著，特别是412nm波段，年衰减率达9.7%；红光和近红外波段相对稳定，年衰减率在±1%以内。采用多种方法分析了MERSI定标结果的可靠性。多场地定标和敦煌场年度替代定标结果间的相对偏差小于3.8%。以Aqua MODIS为参考对定标后的MERSI数据进行了辐射质量监测，双差分析表明在辐射稳定的沙漠地区，两者的平均相对偏差约在5%之内；同时星下点观测分析也显示出良好的一致性。