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紫外可见偏振成像光谱仪的光谱定标与匹配方法

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光学学报 2022年第9期42卷 261-269页

作者：石晶晶李孟凡胡亚东池杲鋆王相京洪津中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

紫外可见偏振成像光谱仪中沃拉斯顿棱镜的色散效应会导致探测器同一空间通道的中心坐标发生偏移,影响目标信号探测精度。根据偏振解调算法,利用沃拉斯顿棱镜出射的两正交分量调制光谱(S光和P光)实现偏振信息解调时,还需要完成光谱匹配... 详细信息

紫外可见偏振成像光谱仪中沃拉斯顿棱镜的色散效应会导致探测器同一空间通道的中心坐标发生偏移,影响目标信号探测精度。根据偏振解调算法,利用沃拉斯顿棱镜出射的两正交分量调制光谱(S光和P光)实现偏振信息解调时,还需要完成光谱匹配。针对这一问题,提出了一种光谱定标与匹配方法。首先利用平行光源标定了仪器视场角与空间维像元的对应关系,提取出各空间通道对应的像元坐标集合并确定了视场定标方程;在同一空间通道内,通过低压汞灯标准光源对波长与像元的对应关系进行标定,得出光谱定标方程;利用视场定标和光谱定标结果完成正交分量光谱的匹配;最后利用太阳光谱中Fraunhofer线的特征波长对定标结果进行了检验。结果表明:紫外可见偏振成像光谱仪正交分量的光谱吸收峰位具有较好的一致性,定标值和标准值的偏差在0.1 nm以内,这验证了定标结果的准确性。

关键词：光谱学光谱定标偏振光谱仪视场定标 Fraunhofer线

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云相机绝对辐射定标技术研究

光学学报 2022年第6期42卷 182-189页

作者：池杲鋆汪杰君李孟凡胡亚东王相京洪津桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004 中国科学院合肥物质科学研究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

云相机用于对目标区域进行云识别和云覆盖率的判别,其采用阈值法进行云判。为满足云判的准确性,确定探测器响应值与辐亮度之间的关系尤为重要。以云相机采用的基于拜耳阵列的面阵彩色CCD相机为研究对象,分析其成像过程,发现其红(R)、绿... 详细信息

云相机用于对目标区域进行云识别和云覆盖率的判别,其采用阈值法进行云判。为满足云判的准确性,确定探测器响应值与辐亮度之间的关系尤为重要。以云相机采用的基于拜耳阵列的面阵彩色CCD相机为研究对象,分析其成像过程,发现其红(R)、绿(G)、蓝(B)通道的辐射响应光谱存在重叠;以此为基础,建立了多通道CCD探测器辐射响应定标模型。针对云相机使用的R和B通道,使用747 nm LED和443 nm LED作为积分球的光源,设置光谱辐亮度的最小值、典型值、最大值,在单光源条件下进行云相机的绝对辐射响应定标实验以确定相应的绝对辐射响应系数,在双光源条件下验证了提出的辐射响应定标模型的正确性。该方法消除了探测器响应混叠带来的定标不确定性,有效提高了绝对辐射定标的准确度。

关键词：测量云相机 CCD相机辐射定标绝对定标

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星载大气主要温室气体监测仪杂光模拟分析

红外与激光工程 2015年第2期44卷 616-619页

作者：李双裘桢炜王相京中国科学院安徽光学精密机械研究所光学遥感中心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

杂散光分析是提高信噪比,保证测量精度的关键手段之一。依据星载大气主要温室气体监测仪光学系统结构及其工作特点,设计了仪器的外遮光罩和前置望远系统的遮光筒。建立仪器的三维实体模型,利用Tracepro软件对仪器氧气通道（758~768 nm... 详细信息

杂散光分析是提高信噪比,保证测量精度的关键手段之一。依据星载大气主要温室气体监测仪光学系统结构及其工作特点,设计了仪器的外遮光罩和前置望远系统的遮光筒。建立仪器的三维实体模型,利用Tracepro软件对仪器氧气通道（758~768 nm）的杂散光进行了分析,给出系统杂散光点源透射比（PST,Point Source Transmittance）曲线,PST在30°离轴角小于5×10-7。依据PST拟合曲线,通过积分计算得到杂散光系数小于4%。结果表明：杂散光抑制措施效果明显,杂散光水平达到了设计指标要求。

关键词：空间外差光谱仪杂散光遮光罩点源透射比

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高精度激光近炸引信阈值电路设计与应用

红外与激光工程 2014年第4期43卷 1156-1161页

作者：姚萍萍涂碧海王相京张毅赵平建中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学院合肥智能机械研究所安徽合肥230031

设计了一种适合激光近炸引信的小体积新型高精度时刻鉴别电路,采用偏置开关补偿技术来抵消因电荷积累造成的过零点漂移，即依据激光回波幅度来决定偏置电压大小。分析了改进的恒比定时方法的时刻鉴别误差，并进行了详细测试，实验结果... 详细信息

设计了一种适合激光近炸引信的小体积新型高精度时刻鉴别电路,采用偏置开关补偿技术来抵消因电荷积累造成的过零点漂移，即依据激光回波幅度来决定偏置电压大小。分析了改进的恒比定时方法的时刻鉴别误差，并进行了详细测试，实验结果表明：信噪比大于20时，输入信号为0.2～2.134 V，既在20.12 dB动态范围内，由输入信号幅度变化和噪声变化引起的时刻鉴别误差小于125 ps，信噪比大于60时，误差小于100 ps。最后将该时刻鉴别电路应用于整机系统中进行实际检测，激光重复频率20 kHz条件下，20 m的作用距离范围内单次定距标准偏差为1.45 cm，极大提高了激光近炸引信的定距精度。

关键词：光电子学激光近炸引信时刻鉴别恒比定时

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遥感图像双角度偏振大气校正仪

光学精密工程 2015年第3期23卷 652-659页

作者：胡亚东胡巧云孙斌王相京裘桢炜洪津中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

研制了一种双角度偏振大气校正仪航空样机用于卫星遥感图像数据的定量化。该仪器通过时间同步和空间覆盖的探测方式获取被校正图像对应的角度、光谱、偏振三个维度的大气信息,实现气溶胶和水汽的高精度参数的反演;将反演获取的大气参数... 详细信息

研制了一种双角度偏振大气校正仪航空样机用于卫星遥感图像数据的定量化。该仪器通过时间同步和空间覆盖的探测方式获取被校正图像对应的角度、光谱、偏振三个维度的大气信息,实现气溶胶和水汽的高精度参数的反演;将反演获取的大气参数作为输入条件,利用辐射传输模型进行遥感图像的高精度大气校正。仪器采用天底（0°）和前向（55°）两个方向观测,具有8个探测波段,覆盖可见到短波红外（0.49~2.25μm）波段,其中5个波段具备偏振探测能力;采用高精度一体化结构设计保证各偏振探测通道的视场重合精度,降低偏振探测目标不一致引起的偏振测量误差。实验室定标和测试结果表明,偏振波段的视场重合度优于95%,偏振测量精度优于1%（偏振度DoLP=0.3）,满足仪器设计指标要求。

关键词：偏振遥感大气校正仪偏振测量气溶胶遥感图像

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分孔径探测系统通道间视场一致性度量方法

应用光学 2017年第3期38卷 451-455页

作者：胡强裘桢炜崔珊珊洪津王相京中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230027 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

通道间视场一致性程度是分孔径探测系统的重要指标之一,准确判断视场一致性程度对于该类仪器的设计和装调有积极意义。介绍了视场测量原理和视场一致性度量原理;基于矩阵扫描测量视场的方法,提出了体积法和面积法两种度量分孔径视场一... 详细信息

通道间视场一致性程度是分孔径探测系统的重要指标之一,准确判断视场一致性程度对于该类仪器的设计和装调有积极意义。介绍了视场测量原理和视场一致性度量原理;基于矩阵扫描测量视场的方法,提出了体积法和面积法两种度量分孔径视场一致性的方法;简要分析了不同情况下选用各种度量方法的优劣;并在实验室搭建了分孔径探测系统视场测量装置,测量了大气偏振辐射计通道间视场一致性程度。结果表明:即使装调光轴平行度高于95%,体积和面积一致性仍可能低于90%。单一方式难以准确度量视场一致性情况,多种方法混合使用可以更全面地了解仪器零件加工和装调情况。

关键词：视场一致性矩阵扫描视场度量方法

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激光测高仪高斯回波分解算法

红外与激光工程 2012年第3期41卷 643-648页

作者：赵欣张毅张黎明王相京赵平建涂碧海中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

地球表面地形的复杂多样可对激光测高仪回波波形产生显著影响,造成多峰叠加形状,该波形通过经典的阈值比较或重心点等算法很难精确得到激光足印内每个反射面的海拔高度。通过高斯分解法把测高回波波形分解成一系列连续的高斯波形,通过... 详细信息

地球表面地形的复杂多样可对激光测高仪回波波形产生显著影响,造成多峰叠加形状,该波形通过经典的阈值比较或重心点等算法很难精确得到激光足印内每个反射面的海拔高度。通过高斯分解法把测高回波波形分解成一系列连续的高斯波形,通过拟合得到每个高斯波形的宽度、中心点、幅度等基本参数来估计激光足印内起伏地形的不同反射面的海拔高度。将该算法应用于激光测高仪原理样机,并通过采集不同地形的多模回波数据对该算法进行了验证。

关键词：激光测高仪高斯分解回波数据拟合

迫弹激光引信用脉冲半导体激光电源的设计与应用

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红外与激光工程 2011年第9期40卷 1696-1700页

作者：姚萍萍张毅涂碧海王相京赵平建赵欣中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

设计了适应于迫弹激光近炸引信的小体积、低电压、窄脉宽、高功率的脉冲半导体激光电源。采用电容充放电的模式,选用高速大功率MOSFET管作为开关,设计了相应的高速开关控制电路。激光电源模块的重复频率高达50 kHz,常规热电池供电电压... 详细信息

设计了适应于迫弹激光近炸引信的小体积、低电压、窄脉宽、高功率的脉冲半导体激光电源。采用电容充放电的模式,选用高速大功率MOSFET管作为开关,设计了相应的高速开关控制电路。激光电源模块的重复频率高达50 kHz,常规热电池供电电压条件下的输出脉冲激光峰值功率为9 W,光脉冲上升沿为4.2 ns,光脉宽为10 ns,为有效提高迫弹激光近炸引信定距精度和抗阳光、烟雾等干扰提供了保证。

关键词：激光近炸引信半导体激光器驱动电路纳秒级脉冲

基于植被表面的激光测高仪回波波形模型化分析

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光电工程 2011年第6期38卷 18-23页

作者：赵欣张毅王相京涂碧海赵平建张黎明中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学院合肥智能机械研究所合肥230031

针对激光测高仪中发射的激光脉冲并不是高斯对称的,并且由于目标物的影响,使用一系列标准高斯函数的和来拟合回波脉冲并不精确,本文提出改变回波分解的取模模型,通过正确模型的选取来改善回波位置的精确度。该方法采用比高斯函数复杂的... 详细信息

针对激光测高仪中发射的激光脉冲并不是高斯对称的,并且由于目标物的影响,使用一系列标准高斯函数的和来拟合回波脉冲并不精确,本文提出改变回波分解的取模模型,通过正确模型的选取来改善回波位置的精确度。该方法采用比高斯函数复杂的对数正态函数和广义高斯函数,采用LM非线性拟合算法拟合回波波形。实验结果表明,通过对植被等回波数据的拟合显示出针对不同的地形存在不同的改善效果,同时新参数的引入可获得波形的额外信息,使得对目标物表面几何形状、反射率和粗糙度等信息的解算变得更为容易。

关键词：遥感仪器激光测高高斯分解激光回波数据拟合