專利名稱：星上全光路輻射定標方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光學輻射測量領域，具體的說是一種星上全光路輻射定標方法。
背景技術：
目前，衛(wèi)星應用正越來越深入社會生活的各個方面。僅在我國，除了軍用目的的偵察衛(wèi)星，作為民用，就有通信衛(wèi)星、風云系列的氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星等。其中除了通信衛(wèi)星，其它的衛(wèi)星可統(tǒng)稱為遙感衛(wèi)星，無一例外都裝有成像或非成像的光學傳感器，以此獲取天空、地面和海洋目標的圖象或光譜信息。所有的光學儀器在發(fā)射升空前，為了使獲得的信息具有真實可靠性，都在地面進行過定標校準。然而，一旦升空后，由于所處的環(huán)境狀況發(fā)生較大的變化以及隨著時間的推移而受到不同程度的污染和老化，探測器的響應率或多或少都會發(fā)生一些變化，從而使獲取的信息的真實性受到影響。事實上，我國的風云衛(wèi)星、資源衛(wèi)星等都有這個情況。為了解決這個問題，一般都在星上加裝內定標裝置(一個由溴鎢燈作光源的定標器)或利用地面靶標(如敦煌的中國遙感衛(wèi)星輻射校正場)對星上的相關儀器進行定標校準。
星上的內定標裝置通常只能對被定標的儀器進行部分光路的定標校準，如一般都不可對相機的主鏡進行校準從而影響校準的精度；同時溴鎢燈作光源隨著環(huán)境變化和時間的推移，其輸出不可避免的要發(fā)生改變，這樣就使得定標校準的精度難以品估；地面靶標由于受大氣的影響而使校準的精度受到限制，現(xiàn)在的水平僅可達到90％左右。
對于現(xiàn)代遙感應用的定量化需求越來越高的要求，現(xiàn)有的一些對星上光學傳感器進行定標校準的裝置和方法已顯得相對不足。

發(fā)明內容
為了提高對星上光學傳感器的定標校準精度，滿足現(xiàn)代定量化遙感的需求，本發(fā)明發(fā)明了星上全光路輻射定標方法。
技術方案星上全光路輻射定標方法，其特征在于在衛(wèi)星平臺上依次安裝有高精度光譜輻射亮度計、待定標星載多光譜相機、由電機驅動的可轉動漫反射白板，高精度光譜輻射亮度計與多光譜相機可同時測量同一目標一漫反射白板；需要定標時，由地面指令電機驅動漫反射白板旋轉切入高精度光譜輻射亮度計與多光譜相機的入射光路，此時高精度光譜輻射亮度計與多光譜相機同時測量漫反射白板實現(xiàn)光譜相機的星上全光路輻射定標；定標任務完成后，再由地面指令轉動電機帶動漫反射白板旋轉移動避開多光譜相機的光路，此時多光譜相機即恢復對地球目標的觀測；高精度光譜輻射亮度計與多光譜相機同時測量目標漫反射白板，這樣可確保在同一時刻兩者所接收的目標輻射亮度完全相同，經(jīng)測量后，多光譜相機在某一波段的響應率Rλ可通過以下公式求出因為Lλ=V0λR0λ=VλRλ]]>所以Rλ=R0λ×VλV0λ]]>其中Lλ-漫反射白板上的輻亮度；V0λ-高精度光譜輻射亮度計在λ波長處輸出的電壓值；Vλ-相機在λ波長處輸出的電壓值；R0λ-高精度光譜輻射亮度計在λ波長處的響應率；由在星上定標獲得的Rλ與衛(wèi)星發(fā)射前地面定標所得的多光譜相機在某一波段的響應率Rλ’的比例關系修正多光譜相機觀測地球目標所獲得的數(shù)據(jù)即實現(xiàn)對多光譜相機的定標校準。
由電動驅動的可轉動漫反射白板安裝在衛(wèi)星平臺的支架上，高精度光譜輻射亮度計與星載多光譜相機安裝在衛(wèi)星平臺上的同一平面上，其光路方向均向同一方向。
高精度光譜輻射亮度計采用專利技術，其專利號為ZL03 2 20050.1。
雖然外太空中的太陽光非常穩(wěn)定，漫反射白板采用聚四氟乙稀材料經(jīng)特殊工藝燒制制作，其本身具有優(yōu)良的化學和物理穩(wěn)定性，但在太空中長期運行，其裸露在外的光學面不可避免要受到太空塵埃的污染以及受到強烈的紫外照射而改變其表面的光譜反射率，從而使進入相機的輻射能量變得不可預知而不能實現(xiàn)對相機的精確定標校準。為此，本發(fā)明加裝03 2 20050.1高精度光譜輻射亮度計實用新型專利通過比對測量實現(xiàn)對相機的精確定標。
高精度光譜輻射亮度計與待定標相機同時測量目標(漫反射白板)，這樣可確保在同一時刻兩者所接收的目標輻射亮度完全相同，從而消除由于時間的差異帶來的誤差。
本發(fā)明的效果該星上全光路輻射定標方法可對星上需定標校準的相機進行全光路的定標，消除了以往部分光路定標裝置的局限性；利用高精度光譜輻射亮度計的高精度、高穩(wěn)定性可實現(xiàn)對星上相機響應率進行不確定度小于3％的高精度定標校準。


附圖1為本發(fā)明的具體實現(xiàn)的示例示意圖。
附圖2為本發(fā)明的工作原理示意圖。
具體實施例方式
參見附圖1、2。
星上全光路輻射定標方法，包括安裝在衛(wèi)星平臺上的高精度光譜輻射亮度計、星載多光譜相機及支架，支架上安裝有由電機驅動的漫反射白板，高精度光譜輻射亮度計與星載多光譜相機安裝在衛(wèi)星平臺上的同一平面上，其光路方向均向同一方向，由轉動電機帶動漫反射白板向右旋轉移動避開多光譜相機的光路(如移到虛線所示位置)，此時多光譜相機可對地球目標進行觀測；一旦漫反射白板旋轉回復到實線所示位置，即可實現(xiàn)對多光譜相機的全光路定標校準。
權利要求
1.星上全光路輻射定標方法，其特征在于在衛(wèi)星平臺上依次安裝有高精度光譜輻射亮度計、待定標星載多光譜相機、由電機驅動的可轉動漫反射白板，高精度光譜輻射亮度計與多光譜相機可同時測量同一目標-漫反射白板；需要定標時，由地面指令電機驅動漫反射白板旋轉切入高精度光譜輻射亮度計與多光譜相機的入射光路，此時高精度光譜輻射亮度計與多光譜相機同時測量漫反射白板實現(xiàn)光譜相機的星上全光路輻射定標；定標任務完成后，再由地面指令轉動電機帶動漫反射白板旋轉移動避開多光譜相機的光路，此時多光譜相機即恢復對地球目標的觀測；高精度光譜輻射亮度計與多光譜相機同時測量目標漫反射白板，這樣可確保在同一時刻兩者所接收的目標輻射亮度完全相同，經(jīng)測量后，多光譜相機在某一波段的響應率Rλ可通過以下公式求出因為Lλ=V0λR0λ=VλRλ]]>所以Rλ=R0λ×VλV0λ]]>其中Lλ-漫反射白板上的輻亮度；V0λ-高精度光譜輻射亮度計在λ波長處輸出的電壓值；Vλ-相機在λ波長處輸出的電壓值；R0λ-高精度光譜輻射亮度計在λ波長處的響應率；由在星上定標獲得的Rλ與衛(wèi)星發(fā)射前地面定標所得的多光譜相機在某一波段的響應率Rλ′的比例關系修正多光譜相機觀測地球目標所獲得的數(shù)據(jù)即實現(xiàn)對多光譜相機的定標校準。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種星上全光路輻射定標方法，包括安裝在衛(wèi)星平臺上的高精度光譜輻射亮度計、星載多光譜相機及支架，支架上安裝有由電機驅動的漫反射白板，高精度光譜輻射亮度計與星載多光譜相機安裝在衛(wèi)星平臺上的同一平面上，其光路方向均向同一方向，由轉動電機帶動漫反射白板向右旋轉移動避開多光譜相機的光路，此時多光譜相機可對地球目標進行觀測；一旦漫反射白板旋轉回復到實線所示位置，即可實現(xiàn)對多光譜相機的全光路定標校準。依現(xiàn)有的技術水平，可實現(xiàn)對星上相機響應率進行不確定度小于3％的高精度定標校準。
文檔編號G01S1/02GK1641374SQ20041006592
公開日2005年7月20日 申請日期2004年12月25日 優(yōu)先權日2004年12月25日
發(fā)明者吳浩宇, 鄭小兵, 李照洲 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所