空间沾染对黑体定标系统的影响分析

本文从典型的黑体定标系统出发,分析了空间系统由于直接暴露于轨道真空和热环境中,空间沾染物对黑体定标系统的光学表面的污染,导致空间黑体定标系统的性能发生改变的成因;建立了一套空间黑体定标系统沾染损伤分析模型,并初步计算了沾染对黑体定标系统的影响参数。通过对空间沾染源进行分类,讨论了内、外沾染源对空间黑体定标系统的影响诸要素,提出了保护空间黑体定标系统的一些建议。

用液体冷却的新型黑体定标源

美国Mikron红外公司最近推出一种用液体冷却的M345X-LC型黑体定标源．这种新型黑体定标源是专门为满足在静态和动态场景下试验的焦平面列阵探测器、热成像和前视红外系统的精确参数而设计的。它由一个装在机架上的电源和控制器、发射体腔室和液体冷却装置组成．其优点是，它能在-40℃-100℃的标准温度范围内，以0．01℃的温度分辨率完美地模拟非常冷的和温度适中的目标。

深低温星上定标黑体源研究

为匹配红外空间载荷低温光学镜头的光学性能,降低背景噪声,实现载荷高精度星上定标,研制了一种基于制冷机主动制冷的深低温星上定标黑体源装置(低温100 K工作),该星载黑体源装置由面黑体辐射体、低温制冷机主动制冷系统、冷量传输热管及精密测控温系统组成,通过载荷级真空辐射定标实验校验,最终实现红外遥感器对星上定标黑体源宽光谱(2~16μm)、高发射率(0.987)、深低温(100 K)的高精度定标源需求。该深低温星上定标黑体源可用于对极远极冷极弱目标探测的红外载荷星上辐射定标,其高精度、低功耗、通用性的工程化设计方法,为后续相关研究及推广提供技术支撑。

基于投影增强现实的辐射定标教学实验系统开发与案例设计

空间遥感仪器高质量定量应用的需求不断增加,在发射和运行中,受震动和环境等因素的影响,遥感仪器的性能会产生衰退。检测和评估这种衰退,并做出准确的辐射定标能显著提高仪器的数据质量。传统的文字描述和公式推导的教学方式,晦涩难懂,学生难以直观理解并掌握黑体辐射定标和月球辐射定标技术的关键过程。该文设计了一套基于投影增强现实的辐射定标仿真教学实验系统,基于现实月球轨道模型和黑体辐射模型,搭建数字孪生仿真实验模型。在软件界面,为学生提供辐射定标控制接口,用于控制现实模型和虚拟模型进行可视化实验和模拟仿真实验。系统界面清晰简单,与硬件模型紧密联系,操作灵活。该教学实验系统可以同时实现黑体辐射定标及月球辐射定标实验教学,可帮助学生更好地理解辐射定标的过程和原理,能够为高校相关专业课程的实验教学提供支持。

风云二号卫星在轨辐射定标技术进展

在轨辐射定标性能是影响风云二号(FY-2)卫星定量化应用的关键因素。本文在简要回顾FY-2卫星在轨辐射定标技术发展的基础上,着重介绍了最新引进的高光谱交叉定标,以及自主研发的基于月球辐射校正的内黑体定标(CIBLE)等方法的技术特点。分析表明:以月球定标和内黑体定标为核心的CIBLE方法,从机理上解决了FY-2卫星红外波段随环境温度场频繁变化的辐射响应的高精度标定难题,实现了我国静止气象卫星在轨辐射定标技术的重大突破,并已于2012年7月、2013年3月和2013年5月分别在FY-2F、FY-2E和FY-2D星中实现业务运行。最后,对未来气象卫星在轨辐射定标技术的发展进行了初步探讨。

基于FY-2E卫星CIBLE定标结果的台风客观定强效果评估

利用自主研发的风云二号(FY-2)基于月球辐射校正的内黑体定标(CIBLE,Calibration of Inner Blackbody Corrected by Lunar Emission)方法,采用台风Dvorak卫星客观定强技术,分别选用2012年夏季定标平稳变化期、秋季星蚀期的强台风、超强台风过程,进行了FY-2E红外波段的CIBLE定标结果、交叉定标(GSICS,Global Space-based Inter-Calibration System)结果、日本MTSAT定标结果的台风客观定强分析.结果表明,CIBLE方法能够正确反映FY-2E在轨定标斜率的日变化和年变化,确保了FY-2E/CIBLE与MTSAT定标结果估算的各级别台风强度稳定一致.特别在FY-2E秋季星蚀期,明显提高了台风夜间定强的准确率,与GSICS定标相比,台风中心最大风速误差减小了14 m/s,极大促进了台风强度监测预报水平的提升.

微波毫米波辐射计宽带亮温定标系统研究

构建了国内首套微波毫米波辐射计宽带亮温定标系统,该系统由宽带标准黑体定标源、Dicke式标准辐射计、空间法黑体定标源发射率测量转台、高精度控温和测温装置组成。使国内具备了10 GHz^220 GHz频段辐射计校准、黑体定标源输出亮温值校准、微波亮温定标过程不确定度分析能力的实验研究平台。最后基于建立的微波辐射计定标系统亮温传递模型,给出了更为细致的随定标环境温度变化的微波亮温系统测量不确定度分析结果。

微波黑体发射率计量标准装置的准光照射天线设计

微波黑体发射率计量标准装置拟通过双站测量的方式,获取微波黑体的电磁散射信息,进而基于基尔霍夫热平衡定律获取其发射率信息。在有限的测量空间和较高的测试频段条件下,需要对照射天线进行优化设计,以实现对微波黑体散射特征的有效测量。针对此应用,在毫米波和亚毫米波段基于准光学技术,开展了照射天线仿真设计工作。并结合装置实测场景,对准光照射天线的散射测量收发链路进行仿真,结果表明:通过准光天线设计,可以使得发射天线在目标区形成相位平坦,边缘衰减的照射场分布,可以降低收发天线-目标间的电磁能量传输衰减,同时近似测得目标的远场散射特性已便于反射率积分。综合而言,通过仿真分析,验证了微波黑体发射率计量标准装置中高频段收发天线的设计原理和应用价值,同时也对其它近场测试系统的研制和应用提供了参考。

星上定标技术概述

本文对定标技术作了总体性的介绍,并重点对星上定标技术作了介绍,包括各种星上定标技术,太阳定标,星载灯定标和黑体定标,并介绍了星上定标技术在国内、国际的最新应用。

CBERS-02卫星IRMSS传感器热红外通道综合辐射定标

以CBERS-02/IRMSS热红外通道发射前实验室定标为基础,开展了星上黑体定标和与MODIS传感器相应通道的交叉辐射定标,并选择青海湖水面辐射校正场作为在轨绝对辐射定标场地,于2004年8月17日卫星过境青海湖时进行了在轨场地绝对辐射定标实验．星上黑体定标必须清楚的了解IRMSS相机的内部结构和光路,获取和处理星上下传的常温和高温黑体定标数据．星上黑体逐探元定标结果,对后续图像处理中的相对辐射校正和逐探元的绝对辐射定标都具有重要应用价值．与MODIS相应通道的交叉定标选取了2004年8月～12月间的6次双星同步观测青海湖和太湖的昼夜数据,通过两传感器的光谱匹配,获得交叉定标数据．在轨场地定标主要包括野外测量、卫星同步影像获取、星地光谱匹配处理和MODTRAN辐射传输计算等几部分工作．综合场地和交叉定标获取的数据,进行多点线性回归,获取定标系数,这种方法可以有效控制由于交叉和场地定标两种独立方法所产生的误差,从而获得稳定的定标结果．此次定标的最终结果是通过多种独立定标方法的相互补充和印证,利用多点线性回归法获取了该传感器的定标数据：斜率8．53,单位：DN/W·m^(-2)·sr^(-1)·μm^(-1)；截距44．92,单位：DN．

像元间光谱响应非均匀性与条带噪声的关系

基于黑体的在轨辐射定标是多通道扫描成像辐射计(AGRI)红外通道采用的辐射定标方案之一,AGRI某些长波红外通道的图像经过黑体定标后仍残留部分条带噪声,这将影响图像质量。分析了AGRI基于星上黑体的辐射定标模型,提出了通道内像元间光谱响应非均匀性的概念;对像元间光谱响应非均匀性与条带噪声的关系进行了仿真分析;基于分析结果,提出了一种利用均匀场景进行相对辐射定标的方法,并使用AGRI的成像数据,验证了该方法对抑制由像元间光谱响应非均匀性导致的条带噪声的有效性。