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基于多灰阶靶标的在轨辐射定标方法研究

光学学报 2012年第2期32卷 157-161页

作者：徐伟伟张黎明(指导) 杨本永乔延利中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

辐射定标是光学遥感信息定量化的关键技术之一。随着高分辨光学遥感器定量化应用的发展,在轨绝对辐射定标精度的要求也越来越高。提出了一种基于多灰阶靶标的在轨定标方法,采用实际测量的漫射辐照度与总辐照度比来代替辐射传输计算的气... 详细信息

辐射定标是光学遥感信息定量化的关键技术之一。随着高分辨光学遥感器定量化应用的发展,在轨绝对辐射定标精度的要求也越来越高。提出了一种基于多灰阶靶标的在轨定标方法,采用实际测量的漫射辐照度与总辐照度比来代替辐射传输计算的气溶胶散射,同时布设高反射率靶标以提高辐射定标精度。初步试验结果表明,基于多灰阶靶标的高分辨率光学卫星传感器在轨绝对辐射定标方法,对假定的理论模型依赖较少,能够实现全动态范围的高精度定标,不确定度优于4%,而且满足复杂环境条件的应用要求。

关键词：遥感多灰阶靶标辐射定标漫射辐照度与总辐照度比高分辨遥感器

基于周期靶标的高分辨光学卫星相机在轨MTF检测方法

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光学学报 2011年第7期31卷 92-97页

作者：徐伟伟张黎明杨本永陈洪耀中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

调制传递函数(MTF)是高空间分辨率光学卫星相机的重要参数之一。提出一种基于周期靶标的直接检测方法,从遥感影像数据计算得到成像系统在奈奎斯特频率处的MTF值,同时利用参数化模型获取全频率的MTF曲线。试验结果表明,在均匀的暗背景上... 详细信息

调制传递函数(MTF)是高空间分辨率光学卫星相机的重要参数之一。提出一种基于周期靶标的直接检测方法,从遥感影像数据计算得到成像系统在奈奎斯特频率处的MTF值,同时利用参数化模型获取全频率的MTF曲线。试验结果表明,在均匀的暗背景上,沿遥感器的垂轨方向与顺轨方向上分别布设5组非整像素(地面像元分辨率)间隔的三线靶标,并在大面积靶标的配合下,可直接测得光学卫星相机的MTF值,检测误差优于5%,满足在轨检测的应用要求。

关键词：成像系统调制传递函数周期靶标奈奎斯特频率参数化模型

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多角度偏振辐射计星上积分球结构设计及检测

光学精密工程 2012年第11期20卷 2338-2344页

作者：宋茂新杨本永袁银麟洪津中国科学院安徽光学精密机械研究所光学遥感中心安徽合肥230031

为满足星载多角度偏振辐射计六孔径同时定标及全光路定标的要求,根据多角度偏振辐射计的光路特点和结构约束设计了六出孔椭球形积分球定标源,并对积分球辐射输出的一致性﹑均匀性及偏振特性进行了检测。其中,一致性的检测采用定标后的... 详细信息

为满足星载多角度偏振辐射计六孔径同时定标及全光路定标的要求,根据多角度偏振辐射计的光路特点和结构约束设计了六出孔椭球形积分球定标源,并对积分球辐射输出的一致性﹑均匀性及偏振特性进行了检测。其中,一致性的检测采用定标后的光谱辐射计直接测量;均匀性的检测考虑积分球出口小,采用了透镜加光阑扫描的方法;偏振度的检测使用了根据马吕斯消光定律设计的线偏振检测仪。实验和检测结果表明,采用的检测和数据处理方法提高了系统的信噪比和测量的准确性。积分球成对开孔输出一致性优于99.5%,面均匀性优于99%,偏振度低于1%,这些结果满足多角度偏振辐射计的辐射定标需求。

关键词：多角度偏振辐射计积分球偏振度定标

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光学传感器星上定标漫射板的特性测量

光学精密工程 2009年第8期17卷 1851-1858页

作者：杨本永张黎明沈政国乔延利中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

为了考察星上定标漫射板的光学特性及其在航天环境下的稳定性,对其进行了方向半球反射比(DHR)、双向反射比因子(BRF)、双向反射分布函数(BRDF)等反射特性的测量;同时,进行了系列环境模拟试验。结果显示:星上定标漫射板反射率在可见近红... 详细信息

为了考察星上定标漫射板的光学特性及其在航天环境下的稳定性,对其进行了方向半球反射比(DHR)、双向反射比因子(BRF)、双向反射分布函数(BRDF)等反射特性的测量;同时,进行了系列环境模拟试验。结果显示:星上定标漫射板反射率在可见近红外波段可达0.99,光谱差异<0.01,在短波红外波段达0.95以上;10～60°BRF变化低于0.1,0～60°BRDF变化<0.045,其方向特性与光谱、紫外辐照关系不大;漫射板350nm反射率在120h等效紫外辐照下的衰变<3%,其光学特性受原子氧、质子轰击影响甚微,并通过了航天级力学环境试验。试验研究表明:漫射板具备高反射率、光谱平坦性、朗伯性及其在航天环境下的稳定性,能够满足航天应用要求。

关键词：光学遥感星上定标漫射板光学传感器反射率

光学传感器星上定标漫射板空间稳定性测试与分析

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中国激光 2009年第11期36卷 3026-3030页

作者：杨本永张黎明杨宝云乔延利中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

对光学传感器星上定标漫射板进行了研究,考查其在航天环境下的稳定性和适应性。漫射板经振动冲击、高低温循环、热真空和紫外辐照等系列环境模拟试验仍然保持良好的光学特性;紫外辐照前后其在350nm处的反射率衰变不超过3%,分析认为这种... 详细信息

对光学传感器星上定标漫射板进行了研究,考查其在航天环境下的稳定性和适应性。漫射板经振动冲击、高低温循环、热真空和紫外辐照等系列环境模拟试验仍然保持良好的光学特性;紫外辐照前后其在350nm处的反射率衰变不超过3%,分析认为这种紫外辐照下的反射率衰变是由于污染所致,通过改进工艺和环境控制是可以消除的;同时,漫射板通过了空间力学环境试验。研制的星上定标漫射板的空间稳定性能够满足航天应用要求。

关键词：遥感空间稳定性环境试验星上定标漫射板反射率

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比值辐射计响应特性

光学学报 2016年第2期36卷 108-114页

作者：李孟凡徐伟伟邹鹏张黎明孟炳寰杨本永洪津乔延利中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

比值辐射计是一种监视漫反板双向反射分布函数(BRDF)在轨衰变的有效装置,太阳观测通道相对几何因子(简称几何因子)是比值辐射计在轨应用前需要精确测量的关键参数之一。对比值辐射计工作原理进行了介绍,在实验室内以卤钨灯代替室外的太... 详细信息

比值辐射计是一种监视漫反板双向反射分布函数(BRDF)在轨衰变的有效装置,太阳观测通道相对几何因子(简称几何因子)是比值辐射计在轨应用前需要精确测量的关键参数之一。对比值辐射计工作原理进行了介绍,在实验室内以卤钨灯代替室外的太阳对比值辐射计几何因子进行了重复测试,根据几何因子统计结果结合测试误差进行比值辐射计470、650、825 nm波段几何因子测试不确定度的分析。结果表明,比值辐射计几何因子测试不确定度在470 nm波段为0.48%,在后两个波段均优于0.16%,符合该参数的测试需求,为后期星上定标不确定度的评估以及星上定标系数的获取提供了有效的数据支撑。

关键词：遥感星上定标比值辐射计漫射板稳定性监视几何因子不确定度

星载多角度偏振成像仪测量精度验证与偏差分析

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光学学报 2018年第8期38卷 358-366页

作者：张苗苗孟炳寰骆冬根杨本永提汝芳洪津中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

为了检验星载多角度偏振成像仪(DPC)在自然目标下的偏振和辐射定标精度,设计了测量精度验证试验。在晴朗天气对天空成像,得到了天空的偏振度和辐亮度数据,并将其与同时观测的CE318型太阳-天空偏振辐射计的数据进行了比对。结果显示:三... 详细信息

为了检验星载多角度偏振成像仪(DPC)在自然目标下的偏振和辐射定标精度,设计了测量精度验证试验。在晴朗天气对天空成像,得到了天空的偏振度和辐亮度数据,并将其与同时观测的CE318型太阳-天空偏振辐射计的数据进行了比对。结果显示:三个偏振波段的平均偏振度差异小于0.02,满足DPC偏振测量精度的指标要求,但辐亮度差异较大。修正定标光源与测量目标间光谱非匹配的影响,两台仪器观测波段、观测视场非一致性的影响以及系统偏差后,两台仪器490nm和670nm通道的平均辐亮度的差异小于1%,865nm通道的平均辐亮度差异小于2%,验证了DPC定标数据的有效性和仪器的测量精度。

关键词：测量多角度偏振成像仪测量精度验证试验 CE318型太阳-天空偏振辐射计辐亮度偏振度

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漫射板反射式大直径激光功率-能量测量方法

强激光与粒子束 2009年第10期21卷 1441-1445页

作者：陈洪耀张黎明杨本永徐伟伟中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室合肥230031

提出了一种漫射板反射式大直径激光功率-能量测量方法。该方法利用漫射板良好的朗伯特性,根据双向反射分布函数定义,通过反射信号的测量,准确得到入射在漫射板上激光束的功率-能量。技术实现上,通过实验室标定,将功率-能量标准传递至漫... 详细信息

提出了一种漫射板反射式大直径激光功率-能量测量方法。该方法利用漫射板良好的朗伯特性,根据双向反射分布函数定义,通过反射信号的测量,准确得到入射在漫射板上激光束的功率-能量。技术实现上,通过实验室标定,将功率-能量标准传递至漫射板-探测器系统,再利用标定好的系统实现外场大直径激光的测量。研究分析表明:运用该测量方法,不确定度可优于10%,能大大提高目前测量水平。

关键词：激光功率-能量红外漫射板双向反射分布函数标准传递大直径激光束

大视场偏振多光谱相机的在轨辐射定标研究进展

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光谱学与光谱分析 2020年第2期40卷 343-349页

作者：陈兴峰刘李葛曙乐李新张凯南杨本永中国科学院遥感与数字地球研究所国家环境保护卫星遥感重点实验室北京100101 Finnish Meteorological Institute Helsinki 00101Finland 中国资源卫星应用中心北京100094 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

大视场偏振多光谱相机比传统的光谱相机多探测角度和偏振两个维度的信息,尤其在气溶胶遥感监测领域,具有很大优势,所以在2020年前后全球将大量发射搭载该类载荷的卫星。作为定量化程度很高的光学载荷,在轨定标一直受到很大的重视。因受... 详细信息

大视场偏振多光谱相机比传统的光谱相机多探测角度和偏振两个维度的信息,尤其在气溶胶遥感监测领域,具有很大优势,所以在2020年前后全球将大量发射搭载该类载荷的卫星。作为定量化程度很高的光学载荷,在轨定标一直受到很大的重视。因受限于缺乏星上定标设备和低空间分辨率特点,使用自然景物作为替代参考光源进行在轨辐射定标。多角度偏振相机内部的辐射传递过程复杂,需要进行辐射定标的相机参数有多个。辐射定标系数包括辐射强度和偏振两种类型多个参数,使用的自然景物类型多,导致多种定标方法组合、并行发展。2018年新发射的高分五号卫星是我国第一颗,也是同期国际上唯一搭载偏振运行载荷的卫星,在其后国际上也会有多颗卫星搭载同类型传感器上天,有必要梳理替代定标的研究进展情况。文章系统介绍了大视场偏振多光谱相机的一般光学结构及其光谱设置等重要技术参数,梳理了相机的辐射传递模型。划分了绝对辐射强度、相对辐射强度和偏振参数三类来描述不同定标系数的在轨定标方法和原理。针对特定的待定标系数,介绍了在轨替代定标所需选用的自然景物目标和定标的流程方法。形成了大视场偏振多光谱相机在轨辐射定标的方法系统。并汇总了定标结果检验的一般方法。新的大视场偏振多光谱相机的在轨辐射定标,将继承原有研究基础,使用特殊自然景物开展定标。在后续的同类遥感相机在轨定标工作中,也可以充分借助同一个卫星平台上的其他载荷及其星上定标器、借助地面人工光源等方法开展新形式的在轨辐射定标。我国、欧洲以及美国等规划了新型偏振相机航天发射计划,面向未来几年的我国和欧美诸多同类相机,结合作者研究基础,对未来在轨定标方法进行了初步设计和展望。偏振类型的多光谱相机主要服务于大气颗粒物遥感监测,对我国当前关注的大气环境问题非常重要。卫星发射后持续的在轨辐射定标是保障卫星遥感产品反演精度的必要条件。系统的在轨定标研究梳理和在轨定标未来方法的初步设计将为后续卫星遥感应用系统提供方法和模型参考。

关键词：偏振相机多角度遥感在轨定标替代定标