大气校正偏振扫描仪的测量误差与系统检测方法研究

发布时间：2020-05-29 05:16

【摘要】：大气校正是提高遥感数据质量,提升光学遥感卫星图像清晰度和分辨率的有效手段。校正效果依赖于获取大气光学参量的维度和精度。偏振遥感观测可以有效扣除地表背景辐射的影响,应用更精确的大气散射模型数据,获得更精确的气溶胶反演精度,大气校正更为准确和充分,是目前大气校正的有力手段。高精度的偏振测量技术是保证气溶胶参数反演精度和大气校正效果的关键,也是偏振遥感观测的关键技术。本论文主要是对一种星载偏振扫描仪的高偏振测量精度的影响因素、系统定标及检测方法进行了研究。论文介绍了偏振测量技术的数学基础并总结了不同偏振测量方法的数据还原算法,描述了偏振扫描仪的偏振测量方案及光学原理,对载荷的关键设计参数进行了分析,重点对偏振扫描仪的偏振测量精度进行了较全面的分析,将误差因素分为仪器偏振测量方案非理想性引入误差和器件特性非理想性引入误差,仪器偏振测量方案非理想性主要包括视场不重合、光谱特性差异、消光比及透过率差异等,器件特性非理想性又分为光学系统和电子学系统两方面,光学系统主要考虑了棱镜消光比,棱镜方位角,正交镜组,杂散光等,电子学系统主要考虑了电子学噪声和非线性响应。从偏振扫描仪的偏振测量方程出发,对上述误差因素进行了分析计算及仿真,分析结果表明视场重合精度及光谱一致性要求与被测目标的辐射特性相关,消光比及透过率差异可通过后期的定标修正。并给出了偏振测量精度与棱镜消光比、棱镜方位角误差、正交镜组件的两块反射镜的反射率差异,正交镜正交角度误差、杂散光系数、噪声以及响应非线性的定量关系。论文对偏振扫描仪的定标方法及相关性能的检测方法进行了研究,根据测量方程,推导了消光因子、棱镜方位角、增益系数、偏振因子及辐射光强的定标系数方程,并选择了相应的定标方法和设备,获取了定标系数,完成了辐射及几何特性的检测,对噪声及杂散光特性进行了检测,并获取了扫描指向精度及视场重合精度。最后完成了偏振测量精度的评估和验证,最终偏振扫描仪在实验室条件下的偏振测量精度优于0.5%(@P≤0.3)。本论文对偏振扫描仪载荷的偏振误差因素进行了系统研究,对载荷指标的应用分析及研制过程的误差控制均有参考和指导意义。论文研究的偏振定标方法,对消除器件非理想因素的影响,保证偏振测量精度有重要意义,其辐射定标方法及辐射性能测试,是评估辐射测量精度的依据,几何特性的测试方法有一定的创新性,对非成像扫描仪器有参考价值。最终检测结果表明偏振扫描仪的偏振测量精度优良,与国际同类仪器的水平相当。
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间的对准、畸变匹配及交叉定标、光路间的波前像差及偏振像差差异、信号的时逡逑间同步、光路间的鬼像及杂散光差异等。用于大气遥感的ＡＰＳｌ５９，６Ｇ］是两种方法联逡逑合的典型应用，其光学原理如图１．２所示，其两平行光路构成分孔径，每条光路逡逑中的渥拉斯顿棱镜又形成分振幅，最终入射光对应四束光及四个探测器，每条光逡逑路对应一个调制态，由于四个调制态均未对圆分量调制，所以提取的调制矩阵只逡逑能计算得到目标的线偏振信息。逡逑——ＡｉＪ－邋■邋Ｔ邋＾逡逑ｉ邋，，邋ｉ邋１邋物镜逦提场光圃准直镜１拉斯ｆ聚Ｍ逡逑Ｉ逦棱镜逡逑图１．２邋ＡＰＳ光学原理图逡逑第三种做法是探测器上使用微偏振片阵列［６１，６２］进行同时偏振测量，被称为逡逑“分焦平面”。该方法极大简化了光路结构，但由于偏振信息由不同像元合成，逡逑其固有的失匹配会导致边缘增强的假象［６３］。逡逑第四种做法称“空间调制”邋ｔ６４－６＇该方法的核心是仪器中的调制模块，调制逡逑模块的Ｍｕｌｌｅｒ矩阵即为系统Ｍｕｌｌｅｒ矩阵，其首行具有式（１．１）的形式，四个元素逡逑４逡逑

Ｗ七》孔径

本文编号：2686455