偏振成像仪几何定标数据处理及软件设计北大核心CSCD

偏振成像仪(DPC)是获取目标多光谱、多角度、多偏振信息的航天遥感器,它的几何定标过程特殊、复杂,需要处理庞大的数据,现有人工处理方法无法满足实时得出结果的要求。通过分析DPC的实验室几何定标原理、模型和流程,对处理软件的需求和设计框架进行讨论,研制了基于信息流的数据处理软件。该软件可对定标测试原始图像数据进行原始数据解包、图像数据识别、帧转移校正、去本底等预处理工作,并根据几何定标模型快速计算得到几何定标参数。与人工计算结果的对比验证了软件的有效性,一组数据计算的时间成本可由40min缩短至50s,满足了定标实验实时得出结果的需要。     

离轴三反望远物镜的穆勒矩阵测量

搭建了一种大口径反射式物镜的穆勒矩阵测量系统,建立了该测量系统受温度影响的数学分析模型,推导出对应的系统参数求解方程,获得准确的系统参数,最终实现三反物镜的穆勒矩阵测量。通过对延迟器进行温度测量和补偿,提升了测量结果的准确性,得到三反物镜的双向衰减和相位延迟量,与CODE V仿真理论值基本吻合,分别差0.0002、0.5211°。利用所提方法测量的穆勒矩阵各因子的合成标准不确定度≤0.0006,对相机偏振测量精度的影响≤0.0038@p=1.0(p为偏振度),因此所提方法可作为一种高精度的偏振定标方法。     

短波红外平场光谱仪的波长定标

针对自行研制的短波红外平场光谱仪,讨论了波长定标的原理和方法.短波红外平场光谱仪由两个分光探测单元组成,探测单元以平场凹面光栅分光,处于焦平面上的线阵列探测器探测,波长定标分为两个波段进行.为了实现准确的波长定标,针对短波红外平场光谱仪的特点设计了波长定标步骤.双单色仪可以输出光谱仪波长范围内任意波长单色光,选用双单色仪作为光谱定标光源,双单色仪的输出单色光光潜分辨力为1.5 nm,经过光谱仪的分光会聚后成像在线阵列探测器像元上,采用重心法计算出给定波长对应的像元精确位置,通过多项式拟合得出两个探测单元的波长定标系数.定标结果表明,在900～2400 nm波长范围内,定标曲线拟合误差小于0.5 nm,波长定标不确定度优丁0.6 nm.     

正交椭圆反射镜的固装设计与分析

为了满足正交椭圆反射镜结构的航天要求,设计过程必须把握可靠性这一主线要求,并进行仿真验证.在确定初步方案后,对胶结点的位置运用了ANSYS软件的设计优化模块辅助设计,对镜框的减重运用了拓扑优化模块,最后,进行了静力和模态分析验证.分析结果表明,反射镜应力最大值为1.5 MPa,胶垫的最大应力为0.98 MPa,一阶自振频率为181.8 Hz,都在安全范围内,满足反射镜的航天要求.     

星载偏振成像仪供配电系统可靠性分析

供配电系统是星载偏振成像仪电子学系统的重要组成部分,它不仅要满足将卫星平台提供的一次电源转换成载荷所需的各种二次电源的功能需求,同时还需要满足载荷在轨运行时的高可靠性和长寿命要求。电子元器件的应力分析法是分析电子系统可靠性的一种重要方法,基于应力分析法并根据GJB/Z 299C-2006 《电子设备可靠性预计手册》,对星载偏振成像仪供配电系统各组成部件的电子元器件进行失效率计算,并结合系统结构框图对系统的可靠度进行分析。分析结果表明,采用冷贮备的冗余设计方式可以明显提高系统的可靠度。     

基于相对响应校正的多角度偏振成像仪几何定标精度提升方法

高精度的质心定位是基于单平行光管与分离式二维转台的几何定标方法的关键,但仪器的相对响应差异会影响质心定位精度。因此,提出了一种基于相对响应校正的质心定位精度提升方法,可有效地提升质心定位精度,进而提升几何定标精度。基于多角度偏振成像仪的实验室几何定标实验证明了所提方法的提升效果。提升效果在大视场区域中更为显著,最大几何定标精度约为0.1 pixel。最终,基于所提质心定位精度提升方法在实验室中获得了高精度的多角度偏振成像仪几何模型参数,模型拟合残差优于0.1 pixel。     

LCTF调谐的高光谱成像系统辐射定标方法研究

简单介绍了基于LCTF调谐的高光谱成像系统积分时间定档,重点描述了一个定标检测系统,并从暗电流、响应线性、均匀性和稳定性四个方面详细阐述了定标方法。通过在实验室对相机的定标实验,给出了辐射定标系数;并利用一次野外试验获取的数据,对定标系数进行验证。试验数据的分析表明,该定标系数可用于光学图像处理中的辐射校正,实现图像数据的定量化分析。     

基于冰雪场景的大视场遥感器在轨辐射定标方法

场景定标是大视场遥感器在轨替代定标的常用方法,具有定标频率高、无需同步测量的优点。冰雪场景通常使用格陵兰冰盖（75°S,123°E）和南极冰盖（73.375°N,40°W）作为目标,由于其海拔较高（通常大于2 km）,故受到大气影响较小,能够得到数据质量较好的定标样本。此外,冰雪在可见光范围以内光谱较为平坦,因而比较方便借助于其他定标方法实现波段传递。基于对前人极地场景定标方法的研究,将冰雪场景的地表双向反射分布函数（BRDF）和大气参数代入辐射传输模型之后,对我国高分五号卫星大气气溶胶多角度偏振探测仪（DPC）载荷的在轨辐射响应变化进行测试,得出的结论与沙漠场景和海洋场景的定标结果吻合度较高,且定标结果的离散度更小。所提方法可以对载荷在轨运行期间的探测数据提供长期监测、校正,并有助于业务化应用产品的质量提升。     

基于星载偏振交火模式的气溶胶层高被动遥感成像反演信息量分析

为探究高精度偏振扫描仪（POSP）在偏振交火模式下紫外波段对气溶胶层高（ALH）的探测能力,基于最优估计理论和信息量分析方法,分析了紫外和近紫外波段模拟仿真数据对ALH的灵敏度,并进一步讨论了不同观测组合对ALH信息量和后验误差的影响。研究结果表明：拓展的紫外波段是卫星遥感ALH反演的重要信息源,进一步增加380 nm偏振探测后,ALH的信息自由度（DFS）提高了0.06～0.26,同时后验误差降低了5～30个百分点;联合近紫外410 nm探测信息后,ALH反演后验误差额外降低了7～10个百分点,尤其增加了标高H较低时ALH的反演信息量;观测信息对标高的敏感度随着卫星观测散射角的增大而逐渐降低;粗模态主导的气溶胶、裸土地表相较细模态主导的气溶胶、植被地表来说提供的ALH信息量更少。总体来说,虽然ALH信息量受到气溶胶类型影响表现出了一些差异,但是不同气溶胶类型间ALH信息量受地表类型和偏振测量等的影响通常是相似的。