红外高光谱干涉仪辐射定标误差敏感性因子的仿真分析

发布时间：2024-06-14 03:57

　　鉴于对高精度高时空分辨率大气探测资料日益增长的科研和业务需求,我国正大力发展星载红外高光谱探测系统。星载红外高光谱干涉仪光机结构复杂,仪器状态会显著影响其定标精度。本文通过理论分析和仿真实验,分别讨论了内黑体发射率、低温黑体发射率、内黑体与环境温度差、非线性系数以及直流电压演算等误差敏感性因子影响辐射定标精度的特征。分析表明:定标辐射偏差的绝对值与内黑体/低温黑体发射率呈线性关系,且与内黑体与环境温度差、非线性系数、直流电压呈正相关;提高内黑体发射率和低温黑体发射率到0.985以上、控制内黑体与环境温度差在0.6K左右、控制干涉仪的非线性效应系数低于0.04,这些方案均是实现0.1K辐射定标精度的必要条件;辐射定标参数对定标辐射的影响特征结合地面真空实验的定标参数估计,可以迭代得到已测得和未知的定标参数的最优估计,从而提高定标精度。本文的研究结果对于红外高光谱干涉仪的参数设计以及辐射定标误差来源的识别和订正有着十分重要的意义。

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【部分图文】：

图1风云三号E星HIRAS仪器光路

其中：R和C分别为光谱辐射和原始光谱，下标LBB,ICT和ES分别表示低温黑体、内黑体和场景目标，Re（）表示取实部。图1和图2显示了风云三号E星HIRAS仪器的光路图和观测目标扫描模型。目标辐射光进入干涉系统后出来的干涉光进入探测器得到原始干涉图，再通过傅里叶变换即可得到原始光....

图2风云三号E星HIRAS仪器观测目标扫描模型

图1风云三号E星HIRAS仪器光路对于式（1）中的内黑体光谱辐射RICT和低温黑体光谱辐射RLBB，通过下面两式得到：

图3不同内黑体发射率与理想黑体发射率下定标亮温偏差

根据式（6）可以看出，定标辐射偏差与内黑体发射率呈线性关系，内黑体发射率越大，定标辐射偏差绝对值越小。新一代红外遥感卫星仪器需要更高的绝对测量精度，其中辐射定标精度要优于0.1K才能满足气候检测的需求[20]。因此，要提高辐射定标精度，提高红外高光谱干涉仪的内黑体发射率是一种必要....

图4不同内黑体发射率条件下，参考波数900cm-1处定标亮温偏差随内黑体与环境温度差的变化

从式（6）可以发现，除了内黑体发射率，内黑体与环境温度差也会影响辐射定标精度（假设内黑体环境的发射率为常数）。图4显示了在参考波数900cm-1处，不同内黑体发射率下，定标亮温偏差随内黑体与环境温度差的变化。由图4所示，定标辐射对应的亮温差为零时对应某一个内黑体与环境的温度差，这....

本文编号：3994105