基于恒星观测的中短波红外在轨辐射定标方法研究

发布时间：2019-08-28 20:35

【摘要】：遥感器发射前必须在实验室内对其传感器的辐射特性进行精确测量,称为实验室定标或发射前定标。发射过程中的剧烈震动以及在轨条件下的外部环境都会对探测器产生一定的影响,使得传感器的定标系数随之改变。所以在传感器入轨后需要进行在轨辐射定标(或称星上定标)来修正定标系数。遥感器在轨辐射定标能够实时评价传感器本身的辐射响应特性,及时发现并纠正传感器辐射响应变化。在可见光与短波红外波段,通常以太阳光源为辐射定标源;在长波红外及微波波段,通常以黑体为辐射定标源;而在中短波红外波段(2.5μm~5μm),由于辐射源的温度限制,太阳光源与黑体均不适用。本文采用稳定的恒星光源作为2.5μm~5μm波段的辐射定标源。通常,由于恒星对探测系统所张的视场角远远小于系统瞬时视场,因此恒星可视为点光源。本文将以恒星作为在轨辐射定标源,在具体定标处理过程中需要精确求解恒星相对于瞬时视场的投影位置;受点扩散效应影响,探测系统所接收的像与实际点光源分布存在较大差异,因此,要从获得的像中还原出点目标真实情况,就必须求解探测系统的点扩散函数。此外,精确估计恒星在2.5μm~5μm波段的辐射能量,是基于恒星观测的在轨辐射定标需要解决的另一项关键问题。本文以高斯函数模型模拟二维系统点扩散函数,采用最小二乘法求解点目标相对于瞬时视场的偏移;提出了在亚像元尺度上精确求解探测系统点扩散函数的新方法,求解过程不依赖于特定点扩散函数模型,精度优于0.01%;以WISE星表提供的3.4μm和4.6μm波段恒星辐射能量来估算4.3μm波段的恒星辐射能量,估算精度优于1%。模拟分析表明:当基于恒星观测的在轨辐射定标精度为5%时,若分配给恒星成像位置估计误差引起的能量误差不超过2%,则此时探测系统的能量集中度应低于64%(即MTF_(0.5)0.25)。因此,当探测系统的传递函数(MTF_(0.5))小于0.25时,才能满足以恒星为参考源且精度为5%的辐射定标要求。
【学位授予单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P172

【参考文献】