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月球表面辐射亮度温度模拟与月壤厚度反演

月球表面辐射亮度温度模拟与月壤厚度反演

中国空间科学学会空间探测专业委员会第十八次学术会议

作者：法文哲金亚秋复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室

由月球表面数字高程和实测数据建立月球表面高度与月壤厚度的一种对应关系,构造了月球表面月壤厚度的分布。由起伏逸散定理,模拟计算了一平行分层月壤多通道微波辐射亮度温度的月球表面分布。以此辐射亮度温度模拟分布为理论观测值,推... 详细信息

由月球表面数字高程和实测数据建立月球表面高度与月壤厚度的一种对应关系,构造了月球表面月壤厚度的分布。由起伏逸散定理,模拟计算了一平行分层月壤多通道微波辐射亮度温度的月球表面分布。以此辐射亮度温度模拟分布为理论观测值,推导了用三个通道辐射亮度温度反演月壤厚度,并分析了反演误差随月壤介电特性、TiO2+FeO含量等参数可能的变化。

关键词：辐射亮度温度月壤厚度反演

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中温区真空标准黑体辐射源研制

计量学报 2021年第2期42卷 129-136页

作者：杨延龙郝小鹏宋健刘洋扈又华谢臣瑜刘延谢琳琳成都理工大学核技术与自动化工程学院四川成都610059 中国计量科学研究院北京100029

介绍了中国计量科学研究院研制的中温区真空标准黑体辐射源的结构设计,工作原理,测试结果和不确定度评定。黑体辐射源工作温度范围为320~500 K,黑体空腔开口直径为50 mm,空腔深度为260 mm,表面喷涂了耐高温漆,空腔发射率优于0.999。真... 详细信息

介绍了中国计量科学研究院研制的中温区真空标准黑体辐射源的结构设计,工作原理,测试结果和不确定度评定。黑体辐射源工作温度范围为320~500 K,黑体空腔开口直径为50 mm,空腔深度为260 mm,表面喷涂了耐高温漆,空腔发射率优于0.999。真空环境下测试了黑体在335~500 K温度范围内的轴向温度均匀性,温度稳定性及黑体辐射源亮度温度等性能指标,结果显示黑体温度均匀性优于0.15 K,40 min内温度稳定性优于0.03 K。分析了黑体辐射源的不确定度来源,黑体辐射源的合成标准不确定度优于0.04 K。

关键词：计量学红外遥感黑体辐射源中温区发射率辐射亮度温度不确定度

“嫦娥一号”微波辐射计观测月球虹湾地区表面物理温度昼夜时间分布

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科学通报 2011年第23期56卷 1877-1886页

作者：宫晓蕙金亚秋复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室上海200433

由中国"嫦娥一号"(CE-1)微波辐射计对月球虹湾地区观测时刻相对应的太阳入射角与方位角,由极点球面坐标系与月球观测点局部坐标系的转换关系,得到CE-1对月球虹湾区域(Bay of Rainbow,拉丁文Sinus Iridum)观测的当地时间.采用CE-1微波辐... 详细信息

由中国"嫦娥一号"(CE-1)微波辐射计对月球虹湾地区观测时刻相对应的太阳入射角与方位角,由极点球面坐标系与月球观测点局部坐标系的转换关系,得到CE-1对月球虹湾区域(Bay of Rainbow,拉丁文Sinus Iridum)观测的当地时间.采用CE-1微波辐射计观测数据,得到月球虹湾地区当地不同时间的辐射亮度温度(Tb)变化分布.由月表三层模型的热辐射传输理论,结合CE-1微波辐射计19与37GHz通道的Tb数据,反演得到月球昼夜不同时段虹湾地区表面月尘层与月壤层的物理温度变化,分析了影响虹湾地区月表面物理温度的主要因素.

关键词： “嫦娥一号”(CE-1) 微波辐射计虹湾地区辐射亮度温度物理温度反演

三层月壤模型的多通道微波辐射模拟与月壤厚度的反演

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空间科学学报 2007年第1期27卷 55-65页

作者：法文哲金亚秋复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室上海200433

由月球表面数字高程试验性地构造了整个月球表面月壤厚度的分布．根据Clementine探月卫星的紫外-可见光光学数据,计算了整个月球表面月壤中FeO+TiO_2含量分布,给出了整个月球表面月壤介电常数分布．由月球表层温度的观测结果以及月壤的... 详细信息

由月球表面数字高程试验性地构造了整个月球表面月壤厚度的分布．根据Clementine探月卫星的紫外-可见光光学数据,计算了整个月球表面月壤中FeO+TiO_2含量分布,给出了整个月球表面月壤介电常数分布．由月球表层温度的观测结果以及月壤的导热特性,给出了月尘层与月壤层温度随纬度分布的经验公式．在这些条件的基础上,建立了月尘、月壤、月岩三层微波热辐射模型．由起伏逸散定理,模拟计算了该月球模型多通道辐射亮度温度．然后,以此辐射亮度温度模拟加随机噪声为理论观测值,按三层模型提出了月壤层厚度反演方法．由于高频通道穿透深度小,由高频通道的辐射亮度温度按照两层月尘一月壤微波热辐射模型反演月尘层与月壤层的物理温度,再由穿透深度较大的低频通道辐射亮度温度反演月壤层厚度．对于反演的相对误差也进行了讨论．

关键词： FeO+TiO2含量月壤介电常数三层模型辐射亮度温度月壤厚度反演

“嫦娥”1号对月球表面微波辐射观测分析及其月壤厚度反演

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中国科学：信息科学 2010年第1期40卷 115-127页

作者：法文哲金亚秋复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室上海200433

我国"嫦娥"1号绕月卫星在世界上首次搭载了多通道微波辐射计,测量整个月球表面的微波热辐射,由此用以反演月球表面月壤厚度分布.文中以"嫦娥"1号微波辐射计2007年11月至2008年2月对月表的621轨观测数据为基础,由太阳入射角选取与归组对... 详细信息

我国"嫦娥"1号绕月卫星在世界上首次搭载了多通道微波辐射计,测量整个月球表面的微波热辐射,由此用以反演月球表面月壤厚度分布.文中以"嫦娥"1号微波辐射计2007年11月至2008年2月对月表的621轨观测数据为基础,由太阳入射角选取与归组对应的月表辐射亮度温度,按近邻插值方法得到整个月球表面昼夜辐射亮度温度分布.由月尘、月壤、月岩三层微波热辐射模型分析月球表面辐射亮度温度随纬度、频率以及FeO+TiO_2含量的分布特征.首先以Apollo着陆点月壤层参数的实测值为基础,对Apollo着陆点辐射亮度温度的实测值与理论值进行了比较和定标分析。以Apollo着陆点高频通道对物理温度的反演为基础,结合月表面物理温度随纬度变化的经验性结果,由穿透深度较大的3 GHz通道的辐射亮度温度反演出整个月球表面的月壤厚度分布,并与Apollo着陆点月壤厚度的实测值做了比较与验证。

关键词： “嫦娥”1号辐射亮度温度 Apollo着陆点物理温度月壤厚度反演

月表散射对月壤亮度温度影响的研究及微波探测仪数据处理

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月表散射对月壤亮度温度影响的研究及微波探测仪数据处理

作者：时莉中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）

学位级别：硕士

探测月壤厚度是嫦娥一号月球探测卫星要实现的科学目标之一,月壤中含有丰富的氦-3等可利用的资源,进行月壤厚度探测对月球资源的勘探、开发和利用,尤其是评估氦-3资源量和分布具有重要意义。实现月壤厚度探测的有效载荷是微波探测仪,... 详细信息

探测月壤厚度是嫦娥一号月球探测卫星要实现的科学目标之一,月壤中含有丰富的氦-3等可利用的资源,进行月壤厚度探测对月球资源的勘探、开发和利用,尤其是评估氦-3资源量和分布具有重要意义。实现月壤厚度探测的有效载荷是微波探测仪,主要通过多通道微波辐射接收机接收来自月球表层不同深度月壤和月岩的微波辐射能量,由此推算其不同深度的亮度温度,进而由亮温反演出月壤厚度。我国利用微波辐射计对月球探测在国际上尚属首次。为了有效的反演月壤厚度信息,本文在月壤分层结构的基础上,分析了月表粗糙度对月壤辐射微波亮度温度的影响;微波探测仪在轨运行后,为了监测探测仪下传数据的有效性,本文还编写并优化了微波探测仪数据处理程序。月球表层可近似视为由月壤和月岩组成的双层结构。要对月球进行微波辐射探测,首先需要了解月壤和月岩的电磁散射和辐射特性。反演月壤厚度信息需要建立科学的月壤亮温辐射模型,本文主要介绍了两种亮温模型:半空间具有温度和介电常数分布廓线的非均匀的微波辐射模型和多层月壤月岩的微波辐射模型。本文忽略月壤颗粒散射作用,选用一层月壤亮度温度模型。由于微波探测仪的观测角为0 ,因此利用Kirchhoff近似下双站散射的几何光学解求解了月表发射率,建立了月壤亮温与月表坡度之间的关系,进而分析了月表粗糙度对月壤亮度温度的影响。最后本文依据工程要求,利用MATLAB编写了微波探测仪数据处理程序,以便及时判断微波探测仪的在轨工作情况。另外,为了提高程序处理大批量卫星数据的效率,本文还提出对程序进行优化的方法。

关键词：辐射亮度温度月壤微波特性 Kirchhoff近似面散射 MATLAB数据处理

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中温区真空标准黑体辐射源研制

中温区真空标准黑体辐射源研制

作者：杨延龙成都理工大学

学位级别：硕士

红外遥感载荷的辐射定标是保证在轨测量精度的重要手段,其中实验室定标最为关键。黑体辐射源作为辐射定标的关键设备,其性能决定了辐射定标的精度。本文以中国计量科学研究院研制的真空低背景亮度温度计量标准装置（VRTSF）为依托,以满... 详细信息

红外遥感载荷的辐射定标是保证在轨测量精度的重要手段,其中实验室定标最为关键。黑体辐射源作为辐射定标的关键设备,其性能决定了辐射定标的精度。本文以中国计量科学研究院研制的真空低背景亮度温度计量标准装置（VRTSF）为依托,以满足红外遥感载荷的辐射定标需求为出发点,开展了中温区真空标准黑体辐射源的研制。通过查阅文献了解国内外相关黑体辐射源研制的最新进展,分析了中国计量科学研究院VRTSF装置中使用的变温黑体的内部结构,提出了中温区真空标准黑体辐射源的设计指标与设计方案。完成了以下工作:（1）使用STEEP3发射率仿真软件计算了不同结构黑体腔的发射率,通过分析计算结果确定了黑体腔的结构。使用制图软件设计了黑体所有零件的机械加工图。并使用有限元分析软件对黑体进行热仿真分析,研究了黑体腔轴向温度均匀性以及散热器上的温度分布,初步设计黑体辐射源的加热方案。（2）使用高精度温度传感器、温控表以及恒流电源等设备搭建了黑体辐射源温控系统,利用高精度测温仪连接测温温度计监测黑体辐射源的温度,同时编写数据采集系统实现了黑体辐射源温度自动采集。（3）对黑体各部分零件进行组装,并进行性能测试。测试内容包括:黑体腔发射率测量,黑体腔温度均匀性、稳定性测量,不同温度点的亮度温度等。结果显示,黑体腔发射率优于0.999,黑体腔温度均匀优于0.157K,黑体控温稳定性优于0.030K/40mins。（4）通过分析实验数据对黑体辐射源性能进行了评价,结合实际使用过程中黑体辐射源工作在较高温度时黑体外壳温度升高导致测量结果误差增大的问题,提出了黑体辐射源温控系统的优化方案。（5）对优化后的黑体辐射源进行了性能测试。结果显示,黑体腔温度均匀优于0.138K,黑体控温稳定性优于0.020K/40mins,在VRTSF上测量了黑体在不同温度下的亮度温度。最后对测量结果进行不确定度评定,测量不确定度优于0.017K。

关键词：红外遥感黑体辐射源发射率辐射亮度温度不确定度分析

光学观测与被动微波遥感对月壤中~3He含量的定量估算

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光学观测与被动微波遥感对月壤中~3He含量的定量估算