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一种扫频干涉激光测距系统设计

光学学报 2024年第18期44卷 166-175页

作者：闫语畅陈潇洒薛蔺洋陈桂林韩昌佩中国科学院上海技术物理研究所中国科学院大学

在风云四号微波探测卫星任务中，需要设计一种适合在轨应用和地面应用的高精度激光测距系统，对卫星天线面型进行实时测量。提出扫频干涉激光测距系统设计，使用等光频间隔采样技术，通过对干涉拍频信号进行重采样，以消除光源扫频非线... 详细信息

在风云四号微波探测卫星任务中，需要设计一种适合在轨应用和地面应用的高精度激光测距系统，对卫星天线面型进行实时测量。提出扫频干涉激光测距系统设计，使用等光频间隔采样技术，通过对干涉拍频信号进行重采样，以消除光源扫频非线性对系统产生的影响；使用双激光器进行同步反向扫频，在对称的测量光路中对目标进行测距，并通过系统标定的方法对多普勒频移进行校正，以减小因空气扰动、机械振动、目标运动等原因带来的测量误差；使用光纤和无源器件设计全固态内光路，满足小型化、模块化、高可靠性的系统要求。根据系统设计方案搭建了工程样机进行实验，对被测距离为2.5 m的目标进行测量，系统测量线性度优于2.14×10-6，重复测量标准差优于17.00μm，目前已达到卫星地面测试的要求。

关键词：扫频干涉激光测距等光频间隔采样多普勒频移风云四号

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红外傅里叶光谱仪在轨光谱定标算法研究

光学学报 2019年第6期39卷 391-397页

作者：冯绚韩昌佩邹曜璞陈博洋中国科学院空间应用工程与技术中心太空应用重点实验室北京100094 中国科学院上海技术物理研究所红外探测与成像技术重点实验室上海200083 国家卫星气象中心北京100080

风云四号A星上搭载的干涉式大气垂直探测仪的核心是一台红外傅里叶光谱仪,为了提高探测仪观测资料的定量化应用水平,必须对其进行精确的在轨光谱定标。对于傅里叶光谱仪来说,光谱位置由干涉图的采样点数和参考激光频率共同决定,因此光... 详细信息

风云四号A星上搭载的干涉式大气垂直探测仪的核心是一台红外傅里叶光谱仪,为了提高探测仪观测资料的定量化应用水平,必须对其进行精确的在轨光谱定标。对于傅里叶光谱仪来说,光谱位置由干涉图的采样点数和参考激光频率共同决定,因此光谱定标的关键是确保参考激光频率的稳定性。本研究利用逐线积分辐射传输模式得到参考大气吸收谱线,通过比较探测仪观测光谱与参考光谱的均方根误差来确定激光的有效采样频率,从而实现探测仪的在轨高精度光谱定标。该方法已应用于风云四号A星上搭载的干涉式大气垂直探测仪的在轨光谱定标中,具有较高的应用价值。

关键词：傅里叶光学傅里叶光谱仪光谱定标激光采样频率风云四号A星

傅里叶变换光谱仪探测器非线性的影响及其校正方法

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红外与激光工程 2017年第10期46卷 312-318页

作者：杨敏珠邹曜璞张磊韩昌佩中国科学院大学北京100049 中国科学院上海技术物理研究所红外探测与成像技术重点实验室上海200083

针对傅里叶变换光谱仪探测器引起的非线性进行研究,阐述了非线性的产生、分析了非线性对光谱的影响以及介绍了两种校正二次项非线性的方法:卷积法和迭代法。并采用这两种方法对干涉图进行二次非线性校正,然后在卷积法与迭代法的基础上... 详细信息

针对傅里叶变换光谱仪探测器引起的非线性进行研究,阐述了非线性的产生、分析了非线性对光谱的影响以及介绍了两种校正二次项非线性的方法:卷积法和迭代法。并采用这两种方法对干涉图进行二次非线性校正,然后在卷积法与迭代法的基础上提出一种更适用于实际数据的新方法。最后采用这三种方法对模拟数据以及实际采集数据分别进行非线性校正,实验数据说明校正后非线性能得到抑制。并且通过对比发现,新的校正方法有较好的精度及更快的速度。

关键词：傅里叶变换光谱仪非线性校正卷积法和迭代法

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AGRI遥感图像中条带噪声的分析与去除

光学学报 2019年第12期39卷 386-396页

作者：李文力李凯彭迪韩昌佩中国科学院大学北京100049 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083

分析了多通道扫描成像辐射计(AGRI)条带噪声的主要来源,建立了条带噪声的图像退化模型,提出了一种基于直方图匹配与各向异性全变分正则化相结合的去条带(HMATV)方法。该方法首先使用直方图匹配抑制探测器像元间的非均匀性响应,接着利用... 详细信息

分析了多通道扫描成像辐射计(AGRI)条带噪声的主要来源,建立了条带噪声的图像退化模型,提出了一种基于直方图匹配与各向异性全变分正则化相结合的去条带(HMATV)方法。该方法首先使用直方图匹配抑制探测器像元间的非均匀性响应,接着利用各向异性全变分正则化模型去除剩余的条带噪声。使用定性和定量指标对各方法的处理结果进行评价,结果显示:与其他现有前沿的去条带方法相比,所提方法不仅获得了更优异的条带噪声去除效果,还有效保护了原始图像的细节信息。

关键词：遥感条带噪声直方图匹配各向异性全变分风云四号

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红外傅里叶光谱仪光谱细化的高速并行实现

红外技术 2017年第9期39卷 848-854页

作者：张磊邹曜璞韩昌佩中国科学院大学北京100049 中国科学院红外探测与成像技术实验室上海200083

大气垂直探测仪在进行光谱定标或者光谱分析时,对局部光谱的光谱分辨率有较高的要求,这时需要对光谱进行细化处理。传统的光谱细化,多采用DTFT、DCT等方法,计算量非常大,即使采用优化的CZT算法,其计算量也是非常巨大的。随着市面上大量... 详细信息

大气垂直探测仪在进行光谱定标或者光谱分析时,对局部光谱的光谱分辨率有较高的要求,这时需要对光谱进行细化处理。传统的光谱细化,多采用DTFT、DCT等方法,计算量非常大,即使采用优化的CZT算法,其计算量也是非常巨大的。随着市面上大量多核处理器的出现,使得利用多核处理器对CZT算法进行快速并行优化成为可能。本文介绍了一种基于多核并行实现CZT的算法并分析了算法运算量,在TMS320C6678多核DSP处理器上进行了验证。实验结果表明,该方法可以极大地缩短CZT的运行时间,同时可以通过调整参数控制对底层资源的使用,为实现大点数的频谱细化提供了一种全新的解决方案。

关键词：大气垂直探测仪光谱定标光谱细化 CZT 多核并行

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绝对式圆感应同步器粗精数据融合

传感技术学报 2018年第2期31卷 213-217页

作者：王飞付晶朱钰韩昌佩中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083

为了在测角系统中获得绝对角度,需要对绝对式圆感应同步器的粗通道和精通道数据进行融合。提出了一种粗精数据融合方法,具体阐述了粗通道的角度补偿和精通道的周期修正,相对于传统的不对粗通道进行补偿的方式,该方法可以使得测角系统适... 详细信息

为了在测角系统中获得绝对角度,需要对绝对式圆感应同步器的粗通道和精通道数据进行融合。提出了一种粗精数据融合方法,具体阐述了粗通道的角度补偿和精通道的周期修正,相对于传统的不对粗通道进行补偿的方式,该方法可以使得测角系统适应更加恶劣的环境,拥有更高的可靠性,试验结果表明,数据融合算法正确可靠,在高低温真空条件下仍然可以获得准确的绝对角度。

关键词：测角感应同步器绝对角度数据融合

风云四号B星干涉式红外探测仪发射前辐射定标

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光学学报 2022年第6期42卷 264-277页

作者：李路倪卓娅漆成莉杨磊韩昌佩国家卫星气象中心北京100081 中国科学院上海技术物理研究所红外探测与成像重点实验室上海200083

干涉式红外探测仪(GIIRS)是我国地球静止轨道气象卫星风云四号B星的主要载荷,可观测大气上行红外高光谱辐射,因此可应用于大气温湿度廓线反演和数值天气预报模型同化。为了预测GIIRS在发射后的工作性能,于发射前在地面试验室热真空环境... 详细信息

干涉式红外探测仪(GIIRS)是我国地球静止轨道气象卫星风云四号B星的主要载荷,可观测大气上行红外高光谱辐射,因此可应用于大气温湿度廓线反演和数值天气预报模型同化。为了预测GIIRS在发射后的工作性能,于发射前在地面试验室热真空环境中采用黑体定标试验的方法,对仪器辐射性能进行了测试,测试的性能包括仪器灵敏度、辐射定标精度和动态观测范围。其中,长波红外通道的噪声等效辐射方差低于0.5 mW/(m^(2)·sr·cm^(-1)),中波红外通道的噪声等效辐射方差低于0.1 mW/(m^(2)·sr·cm^(-1)),两者均达到灵敏度设计指标。在辐射定标方面,经过非线性校正,长波光谱的平均定标偏差从1 K减小到0.2 K,且在220~315 K观测范围内达到0.7 K的设计指标;仪器在中波通道观测低温目标时受噪声影响较大,但在260~315 K的动态范围内,定标偏差也能够达到0.7 K的指标要求。

关键词：光谱学傅里叶变换光谱学静止轨道气象卫星红外高光谱辐射定标仪器灵敏度非线性校正

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改进的梯度阈值图像清晰度评价算法

激光与光电子学进展 2021年第22期58卷 277-285页

作者：曾海飞韩昌佩李凯屠黄唯中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

数字图像技术实现自动对焦的关键步骤是有效的图像清晰度评价。针对传统的灰度梯度算法抗噪性差和实时性低的问题,提出一种改进的清晰度评价算法。首先通过OSTU方法和全局方差计算出图像自适应分割阈值;然后比较自适应分割阈值和图像像... 详细信息

数字图像技术实现自动对焦的关键步骤是有效的图像清晰度评价。针对传统的灰度梯度算法抗噪性差和实时性低的问题,提出一种改进的清晰度评价算法。首先通过OSTU方法和全局方差计算出图像自适应分割阈值;然后比较自适应分割阈值和图像像素点局部方差以提取整幅图像中的边缘像素点;最后考虑人眼视觉特性,采用多方向的Tenengrad算子对图像进行评价运算,将图像中边缘像素点的评价运算值进行叠加,得到图像的清晰度量化值。为了衡量改进算法的性能,将其与传统的灰度梯度算法进行比较。实验结果表明,与传统的灰度梯度算法相比,所提算法具有实时性高、灵敏度强且抗噪能力好的优点。

关键词：成像系统清晰度评价自动对焦自适应分割阈值边缘像素点多方向Tenengrad算子

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像元间光谱响应非均匀性与条带噪声的关系

光学学报 2022年第12期42卷 141-150页

作者：李文力李秀举屠黄唯闫语畅韩昌佩中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

基于黑体的在轨辐射定标是多通道扫描成像辐射计(AGRI)红外通道采用的辐射定标方案之一,AGRI某些长波红外通道的图像经过黑体定标后仍残留部分条带噪声,这将影响图像质量。分析了AGRI基于星上黑体的辐射定标模型,提出了通道内像元间光... 详细信息

基于黑体的在轨辐射定标是多通道扫描成像辐射计(AGRI)红外通道采用的辐射定标方案之一,AGRI某些长波红外通道的图像经过黑体定标后仍残留部分条带噪声,这将影响图像质量。分析了AGRI基于星上黑体的辐射定标模型,提出了通道内像元间光谱响应非均匀性的概念;对像元间光谱响应非均匀性与条带噪声的关系进行了仿真分析;基于分析结果,提出了一种利用均匀场景进行相对辐射定标的方法,并使用AGRI的成像数据,验证了该方法对抑制由像元间光谱响应非均匀性导致的条带噪声的有效性。

关键词：成像系统黑体定标光谱响应非均匀性条带噪声相对辐射定标风云四号