CN110954302A - 一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法 - Google Patents

一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110954302A
CN110954302A CN201911088294.7A CN201911088294A CN110954302A CN 110954302 A CN110954302 A CN 110954302A CN 201911088294 A CN201911088294 A CN 201911088294A CN 110954302 A CN110954302 A CN 110954302A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical remote
remote sensor
calibration
integrating sphere
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911088294.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110954302B (zh
Inventor
张永超
朱军
曹启鹏
张可立
马越
王丽丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd
Original Assignee
Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd filed Critical Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd
Priority to CN201911088294.7A priority Critical patent/CN110954302B/zh
Publication of CN110954302A publication Critical patent/CN110954302A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110954302B publication Critical patent/CN110954302B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

本发明一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，步骤为：(1)地面模拟交叉定标方法准备，包括积分球光源在可移动平台安装，积分球光源定标能级标定数据，光学遥感器光谱响应函数标定数据准备，光学遥感器在光学平台的安装与几何对准，光学遥感器开机自检及工作参数设置等；(2)地面模拟基于同一卫星平台的光学遥感器A、B之间的交叉定标；(3)基于同平台交叉定标光谱匹配因子计算。本发明通过定标数据处理获得高精度的光谱匹配因子计算结果，为地面预估同平台不同遥感器之间交叉定标精度，验证及优化在轨交叉定标方案设计，保证光学遥感器成像质量奠定了基础。

Description

一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法
技术领域
本发明涉及一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，特别是针对在轨长期运行的光学遥感卫星平台上不同光学遥感器之间的绝对辐射定标精度监测，该方法给出了在地面模拟的基于同平台的不同遥感器之间在轨交叉定标的光谱匹配因子计算结果。
背景技术
星载光学遥感器在轨长期运行过程中，由于受到空间环境影响以及自身探测器、光学系统膜层衰退影响，辐射特性会发生变化。因此，为保证高辐射质量的光学遥感数据产品，需要定期对在轨光学载荷进行在轨辐射定标。目前在轨常用的交叉定标方法是两卫星不同载荷之间的交叉定标，即采用辐射定标精度较高的卫星载荷为另一辐射定标精度较低的卫星载荷进行定标系数修正。然而，由于两卫星载荷之间轨道特性不同、几何观测方位不同、积分时间不同等因素，导致定标误差链较长，交叉定标误差较大。
两卫星载荷之间进行交叉定标，其光谱匹配因子计算公式如下所示，
Figure BDA0002266090700000011
上式(1)中，RA(λ)为光学遥感器A的光谱响应函数标定数据，RB(λ)光学遥感器B的光谱响应函数标定数据；LA(λ)为光学遥感器A对应的地物光谱的入瞳辐亮度数据，LB(λ)为光学遥感器B对应的地物光谱的入瞳辐亮度数据。由于两光学卫星轨道不同，过同一地物时间不一致，几何观测方位不同，从辐射传输机理出发，两卫星载荷入瞳处的光谱辐亮度数据存在一定误差。同时，两卫星光学遥感器A、B的谱段设计不一致，光谱响应函数匹配存在一定误差。因此，基于不同卫星平台之间交叉定标的光谱匹配因子容易受到地物类型、观测几何及大气状况的影响，以及两台光学遥感器之间谱段设计的影响，从而造成两卫星之间交叉定标光谱匹配因子误差大，交叉定标精度不高。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有不同光学遥感器之间在轨交叉定标技术的不足，提供了一种地面模拟基于同平台的不同光学遥感器之间在轨进行交叉定标的方法，给出了在地面模拟的同平台交叉定标的光谱匹配因子计算结果，填补现有技术空白，本发明方法为验证及优化在轨同平台不同遥感器之间交叉定标方案设计，保证光学遥感器成像质量提供了依据。
本发明的技术解决方案是：一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于步骤如下：
1)进行两台光学遥感器之间的交叉定标地面模拟试验准备工作
11)将积分球光源安装在三维可移动平台上，同时将积分球连接电缆进行固定，便于后续移动积分球光源；
12)获取积分球光源能级标定数据；
13)获取光学遥感器A、B光谱响应函数标定数据；
14)将光学遥感器A、B在光学平台上进行安装；具体为：
按照星上基于同一卫星平台的位置布局，将光学遥感器A、B分别通过光学基座安装在光学平台上，通过光学基座调整光学遥感器A、B的升降高度；
15)将光学遥感器A、B视场与积分球光源开口进行几何对准，并分别做好位置标记；具体为：
光学遥感器A、B在安装完成后，通过可移动平台将积分球光源开口与光学遥感器A、B的视场进行对齐，再通过光学基座调整进行几何对准，并分别做好位置标记；
16)光学遥感器A、B开机自检，并设置工作参数；
在光学遥感器A、B视场与积分球光源开口进行几何对准之后，依次将光学遥感器A、B进行开机自检，同时设置光学遥感器A、B的成像工作参数，确认光学遥感器正常工作即可。
2)进行同一卫星平台上两台光学遥感器之间的交叉定标地面模拟试验
21)积分球光源定标能级设定
21a.积分球光源开机预热；具体为：
使用积分球光源进行交叉定标工作之前，提前开启积分球光源进行预热，提前开机时间为30min；
21b.设置积分球光源为定标能级下的工作参数
从最高定标能级开始设置，积分球光源定标最高能级为LN；
22)采集得到光学遥感器A定标数据
22a.光学遥感器A视场对准积分球光源开口；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器A视场，准备开始定标数据采集；
22b.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置：积分时间为
Figure BDA0002266090700000031
增益为
Figure BDA0002266090700000032
偏置为
Figure BDA0002266090700000033
22c.采集光学遥感器A成像数据；
设置好工作状态参数之后，进行成像数据采集，采集时间为TA；
23)光学遥感器B定标数据采集
23a.定标能级不变，移动积分球光源三维平台，使积分球光源开口对准光学遥感器B；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器B视场，定标能级不变，准备开始定标数据采集；
23b.设置光学遥感器B的工作状态参数；
对光学遥感器B的工作参数进行设置：积分时间为
Figure BDA0002266090700000034
增益为
Figure BDA0002266090700000035
偏置为
Figure BDA0002266090700000036
23c.采集光学遥感器B成像数据；
设置好工作状态参数之后，进行成像数据采集，采集时间为TB；
23d.设置积分球光源为下一次定标能级下的工作参数；
在一个积分球光源定标能级LN下，完成对光学遥感器A、B所有组合工作参数的定标数据采集之后，将积分球光源设置为下一个定标能级LN-1；
23e.设置光学遥感器B的工作状态参数；
对光学遥感器B的工作参数进行设置：积分时间为
Figure BDA0002266090700000041
增益为
Figure BDA0002266090700000042
偏置为
Figure BDA0002266090700000043
23f.采集光学遥感器B成像数据；
设置好工作状态参数之后，进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间为TB；
24)光学遥感器A定标数据采集
24a.定标能级不变，移动积分球光源三维平台，使积分球光源开口对准光学遥感器A；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器A视场，准备开始定标数据采集；
24b.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置：积分时间为
Figure BDA0002266090700000044
增益为
Figure BDA0002266090700000045
偏置为
Figure BDA0002266090700000046
24c.采集光学遥感器A成像数据；
设置好工作状态参数之后，进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间为TA；
24d.设置积分球光源为下一次定标能级下的工作参数；
在一个积分球光源定标能级LN-1下，完成对光学遥感器A、B所有组合工作参数的定标数据采集之后，需要将积分球光源设置为下一个定标能级LN-2；
25e.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置，参数设置情况：积分时间为
Figure BDA0002266090700000051
增益为
Figure BDA0002266090700000052
偏置为
Figure BDA0002266090700000053
26f.采集光学遥感器A成像数据；
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间为TA；
25)重复步骤23)、24)，依次完成所有N个积分球光源定标能级及光学遥感器工作状态参数下的定标数据采集；
3)计算得到基于同平台交叉定标光谱匹配因子
31)计算获取光学遥感器A的等效入瞳辐亮度；
根据步骤1)提供的积分球光源能级标定数据和光学遥感器A的光谱响应函数数据，计算得到光学遥感器A的等效入瞳辐亮度
Figure BDA0002266090700000054
其中，
Figure BDA0002266090700000055
为第N次定标时的积分球输出光谱辐亮度；
Figure BDA0002266090700000056
为光学遥感器A的光谱响应函数数据；Δλ为光谱响应函数的光谱采样间隔；
32)计算获取光学遥感器B的等效入瞳辐亮度；
根据步骤1)提供的积分球光源能级标定数据和光学遥感器B的光谱响应函数数据，计算得到光学遥感器B的等效入瞳辐亮度
Figure BDA0002266090700000057
其中，
Figure BDA0002266090700000058
为光学遥感器B的光谱响应函数数据；
33)计算得到光学遥感器A的定标系数；
计算获得光学遥感器A在某一工作参数组合下的绝对辐射定标系数；
Figure BDA0002266090700000059
其中，DA与
Figure BDA0002266090700000061
为第N次定标时光学遥感器A输出的DN值与偏置量；
Figure BDA0002266090700000062
为光学遥感器A的等效入瞳辐亮度；
34)计算光学遥感器B的定标系数；
计算获得光学遥感器B在某一工作参数组合下的绝对辐射定标系数；
Figure BDA0002266090700000063
其中，DB与
Figure BDA0002266090700000064
为第N次定标时光学遥感器B输出的DN值与偏置量；
Figure BDA0002266090700000065
为光学遥感器B的等效入瞳辐亮度；
35)计算获得交叉定标光谱匹配因子
Figure BDA0002266090700000066
其中，
Figure BDA0002266090700000067
为光学遥感器A的等效入瞳辐亮度；
Figure BDA0002266090700000068
为光学遥感器B的等效入瞳辐亮度。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明方法具有技术可行性。该方法是在交叉定标的基本原理基础上，依据光学遥感器绝对辐射定标的试验流程、数据处理分析方法，结合同一卫星平台两台遥感器之间在轨交叉定标工作顺序，提出了新的地面交叉定标试验模式和交叉定标技术流程。
(2)本发明方法光谱匹配因子计算精度高。在地面模拟交叉定标过程中，两台光学遥感器之间位于同一光学平台，通过可移动平台使两台光学遥感器对准同一积分球光源进行定标数据采集，既避免了传统定标方法积分球光源的不一致性误差，又避免了两台光学遥感器因观测方位不一致而造成的几何观测误差，从而有效保证了交叉定标光谱匹配因子的计算精度。
(3)本发明方法适用范围广。本发明方法提出的地面交叉定标试验模式、试验方法、试验流程，以及交叉定标数据处理方法，依据光学遥感器的实验室绝对辐射定标的通用实验设备，试验流程和试验方法，适用于后续工程应用中任意两台光学遥感器之间在轨交叉定标的地面试验验证，该技术方法成熟可靠，利于工程化应用。
附图说明
图1为本发明的基于同平台交叉定标的光谱匹配因子计算流程；
图2为本发明的积分球能级标定数据；
图3为本发明的光学遥感器A的光谱响应函数标定数据；
图4为本发明的光学遥感器B的光谱响应函数标定数据；
图5为本发明的基于同平台交叉定标的位置布局；
图6为本发明的交叉定标光谱匹配因子计算结果。
具体实施方式
本发明涉及一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，特别是针对在轨长期运行的光学遥感卫星平台上的不同光学遥感器之间的绝对辐射定标精度监测，该方法给出了在地面模拟的基于同平台的不同遥感器之间在轨交叉定标的光谱匹配因子计算结果。在地面模拟交叉定标过程中，两台光学遥感器之间位于同一光学平台，通过可移动平台使两台光学遥感器对准同一积分球光源进行定标数据采集，既避免了传统定标方法积分球光源的不一致性误差，又避免了两台遥感器因观测方位不一致而造成的几何观测误差，从而有效保证了交叉定标光谱匹配因子的计算精度。
本方法涉及的分析计算工具为MATLAB软件。所有的定标数据处理、光谱匹配因子计算均通过MATLAB进行。
如图1所示，本发明方法中基于同平台交叉定标的光谱匹配因子的计算步骤分为：地面模拟交叉定标方法准备、地面模拟基于同一卫星平台的交叉定标、基于同平台交叉定标光谱匹配因子计算三个主要步骤。
(1)进行两台光学遥感器之间的交叉定标地面模拟试验准备工作
11)积分球光源在可移动平台安装；
将积分球光源安装在三维可移动平台上，同时将积分球连接电缆进行固定，以便于后续移动积分球光源。
12)积分球光源能级标定数据准备；
积分球光源在使用之前，需要对积分球能级进行标定。因此，准备好积分球光源能级标定数据，以便于步骤(3)计算交叉定标光谱匹配因子。
13)光学遥感器A、B光谱响应函数标定数据准备；
光学遥感器A、B在进行交叉定标试验之前，需要完成光谱定标测试。因此，准备好光学遥感器A、B光谱响应函数标定数据，以便于步骤(3)计算交叉定标光谱匹配因子。
14)光学遥感器A、B在光学平台安装；
按照星上基于同一卫星平台的位置布局，将光学遥感器A、B分别通过光学基座安装在光学平台上，通过光学基座可调整光学遥感器A、B的升降高度。
15)光学遥感器A、B视场与积分球光源开口进行几何对准；
光学遥感器A、B在安装好之后，通过可移动平台将积分球光源开口与光学遥感器A、B的视场进行对齐，再通过光学基座调整进行几何对准。这样光学基座的高度位置可固定下来，同时可移动平台在光学遥感器A、B前的位置也确定下来，并分别做好位置标记。
16)光学遥感器A、B开机自检及工作参数设置；
在光学遥感器A、B视场与积分球光源开口进行几何对准之后，依次将光学遥感器A、B进行开机自检，同时设置光学遥感器A、B的成像工作参数，确保光学遥感器A、B正常工作即可。
(2)进行同一卫星平台上两台光学遥感器之间的交叉定标地面模拟试验
21)积分球光源定标能级设定
21a.积分球光源开机预热；
使用积分球光源进行交叉定标工作之前，为保证积分球光源的输出稳定性，需提前开启积分球光源进行预热，提前开机时间为30min。
21b.设置积分球光源为定标能级下的工作参数。
为保证积分球光源的输出稳定性，以及减少积分球光源内置灯的开关次数，通常情况下需从最高定标能级开始设置，积分球光源定标最高能级为LN。
22)光学遥感器A定标数据采集
22a.光学遥感器A视场对准积分球光源开口；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器A视场，准备开始定标数据采集。
22b.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置，参数设置情况：积分时间为
Figure BDA0002266090700000091
增益为
Figure BDA0002266090700000092
偏置为
Figure BDA0002266090700000093
22c.采集光学遥感器A成像数据。
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，这里定标数据采集时间为TA。
23)光学遥感器B定标数据采集
23a.定标能级不变，移动积分球光源三维平台，使积分球光源开口对准光学遥感器B；
根据步骤15)做好的位置标记，快速将积分球光源对准光学遥感器B视场，定标能级不变，准备开始定标数据采集。
23b.设置光学遥感器B的工作状态参数；
对光学遥感器B的工作参数进行设置，参数设置情况：积分时间为
Figure BDA0002266090700000094
增益为
Figure BDA0002266090700000095
偏置为
Figure BDA0002266090700000096
23c.采集光学遥感器B成像数据；
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，这里定标数据采集时间为TB。
23d.设置积分球光源为下一次定标能级下的工作参数；
在一个积分球光源定标能级LN下，完成对光学遥感器A、B所有组合工作参数的定标数据采集之后，需要将积分球光源设置为下一个定标能级LN-1。
23e.设置光学遥感器B的工作状态参数；
对光学遥感器B的工作参数进行设置，参数设置情况：积分时间为
Figure BDA0002266090700000101
增益为
Figure BDA0002266090700000102
偏置为
Figure BDA0002266090700000103
23f.采集光学遥感器B成像数据。
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间保持一致为TB。
24)光学遥感器A定标数据采集
24a.定标能级不变，移动积分球光源三维平台，使积分球光源开口对准光学遥感器A；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器A视场，准备开始定标数据采集。
24b.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置，参数设置情况：积分时间为
Figure BDA0002266090700000104
增益为
Figure BDA0002266090700000105
偏置为
Figure BDA0002266090700000106
24c.采集光学遥感器A成像数据；
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间保持一致为TA。
24d.设置积分球光源为下一次定标能级下的工作参数；
在一个积分球光源定标能级LN-1下，完成对光学遥感器A、B所有组合工作参数的定标数据采集之后，需要将积分球光源设置为下一个定标能级LN-2。
24e.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置，参数设置情况：积分时间为
Figure BDA0002266090700000107
增益为
Figure BDA0002266090700000108
偏置为
Figure BDA0002266090700000109
24f.采集光学遥感器A成像数据。
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间保持一致为TA。
25)重复步骤23)、24)，依次完成所有N个积分球光源定标能级及光学遥感器工作状态参数下的定标数据采集。
(3)基于同平台交叉定标光谱匹配因子计算
31)计算获取光学遥感器A的等效入瞳辐亮度；
根据步骤(1)提供的积分球定标能级数据和光学遥感器A的光谱响应函数数据，按照以下公式(2)计算光学遥感器A的等效入瞳辐亮度。
Figure BDA0002266090700000111
上式(2)中，
Figure BDA0002266090700000112
为第N次定标时的积分球输出光谱辐亮度；
Figure BDA0002266090700000113
为光学遥感器A的光谱响应函数数据；Δλ为光谱响应函数的光谱采样间隔。
32)计算获取光学遥感器B的等效入瞳辐亮度；
同理，根据步骤(1)提供的积分球定标能级数据和光学遥感器B的光谱响应函数数据，按照公式(3)计算光学遥感器B的等效入瞳辐亮度。
Figure BDA0002266090700000114
上式(3)中，
Figure BDA0002266090700000115
为第N次定标时的积分球输出光谱辐亮度；
Figure BDA0002266090700000116
为光学遥感器B的光谱响应函数数据；Δλ为光谱响应函数的光谱采样间隔。
33)计算光学遥感器A的定标系数；
在获得光学遥感器A的等效入瞳辐亮度之后，根据公式(4)计算获得光学遥感器A在某一工作参数下的绝对辐射定标系数。
Figure BDA0002266090700000117
上式(4)中，DA与
Figure BDA0002266090700000118
为第N次定标时光学遥感器A输出的DN值与偏置量；为光学遥感器A的等效入瞳辐亮度。
34)计算光学遥感器B的定标系数；
同理，在获得光学遥感器B的等效入瞳辐亮度之后，根据公式(5)计算获得光学遥感器B在某一工作参数下的绝对辐射定标系数。
Figure BDA0002266090700000122
上式(5)中，DB与
Figure BDA0002266090700000123
为第N次定标时光学遥感器B输出的DN值与偏置量；
Figure BDA0002266090700000124
为光学遥感器B的等效入瞳辐亮度。
35)交叉定标光谱匹配因子计算；
在获得光学遥感器A、B的等效入瞳辐亮度之后，根据如下公式(6)计算交叉定标光谱匹配因子。
Figure BDA0002266090700000125
上式(6)中，
Figure BDA0002266090700000126
为光学遥感器A的等效入瞳辐亮度；
Figure BDA0002266090700000127
为光学遥感器B的等效入瞳辐亮度。
以一颗在同一卫星平台上搭载有光学遥感器A、B的光学遥感卫星为例，给出具体算例如下：
(1)地面模拟交叉定标方法准备
11)积分球光源在可移动平台安装；
将积分球光源安装在三维可移动平台上，同时将积分球连接电缆进行固定，以便于后续移动积分球光源。
12)积分球光源能级标定数据准备；
如图2所示，获取积分球光源的能级标定数据，为步骤(3)计算交叉定标光谱匹配因子。
13)光学遥感器A、B光谱响应函数标定数据准备；
如图3所示，获取光学遥感器A的光谱响应函数标定数据；
如图4所示，获取光学遥感器B的光谱响应函数标定数据。
14)光学遥感器A、B在光学平台安装；
如图5所示，按照星上位置布局，将光学遥感器A、B分别通过光学基座安装在同一光学平台上。
15)光学遥感器A、B视场与积分球光源开口进行几何对准；
如图5所示，光学遥感器A、B在安装好之后，通过可移动平台将积分球光源开口与光学遥感器A、B的视场进行几何对准，同时做好可移动平台在光学遥感器A、B前的位置标记。
16)光学遥感器A、B开机自检及工作参数设置；
在光学遥感器A、B视场与积分球光源开口进行几何对准之后，依次将光学遥感器A、B进行开机自检，同时光学遥感器A、B的工作参数设置如下：
积分时间＝33ms；
增益＝1dB；
偏置＝0。
(2)地面模拟基于同一卫星平台的交叉定标
21)积分球光源定标能级设定
21a.积分球光源开机预热；
使用积分球光源进行交叉定标工作之前，开启积分球光源进行预热，提前开机时间30min。
21b.设置积分球光源为定标能级下的工作参数。
为保证积分球光源的输出稳定性，以及减少积分球光源内置灯的开关次数，从最高定标能级开始设置，积分球光源定标最高能级为LN(N＝10)。
22)光学遥感器A定标数据采集
22a.光学遥感器A视场对准积分球光源开口；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器A视场，准备开始定标数据采集。
22b.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置，参数设置情况如下：
积分时间
Figure BDA0002266090700000141
增益为
Figure BDA0002266090700000142
偏置为
Figure BDA0002266090700000143
22c.采集光学遥感器A成像数据。
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间为TA＝30s。
23)光学遥感器B定标数据采集
23a.定标能级不变，移动积分球光源三维平台，使积分球光源开口对准光学遥感器B；
根据步骤15)做好的位置标记，快速将积分球光源对准光学遥感器B视场，定标能级不变，准备开始定标数据采集。
23b.设置光学遥感器B的工作状态参数；
对光学遥感器B的工作参数进行设置，参数设置情况如下：
积分时间
Figure BDA0002266090700000144
增益为
Figure BDA0002266090700000145
偏置为
Figure BDA0002266090700000146
23c.采集光学遥感器B成像数据；
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间为TB＝30s。
23d.设置积分球光源为下一次定标能级下的工作参数；
在积分球光源最高定标能级L10下，完成对光学遥感器A、B所有组合工作参数的定标数据采集之后，将积分球光源设置为下一定标能级L9。
23e.设置光学遥感器B的工作状态参数；
对光学遥感器B的工作参数进行设置，参数设置情况如下：
积分时间
Figure BDA0002266090700000151
增益为
Figure BDA0002266090700000152
偏置为
Figure BDA0002266090700000153
23f.采集光学遥感器B成像数据。
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间保持一致为TB＝30s。
24)光学遥感器A定标数据采集
24a.定标能级不变，移动积分球光源三维平台，使积分球光源开口对准光学遥感器A；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器A视场，准备开始定标数据采集。
24b.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置，参数设置情况如下：
积分时间
Figure BDA0002266090700000154
增益为
Figure BDA0002266090700000155
偏置为
Figure BDA0002266090700000156
24c.采集光学遥感器A成像数据；
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间保持一致为TA＝30s。
24d.设置积分球光源为下一次定标能级下的工作参数；
在积分球光源定标能级L9下，完成对光学遥感器A、B所有组合工作参数的定标数据采集之后，需要将积分球光源设置为下一个定标能级L8。
24e.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置，参数设置情况如下：
积分时间
Figure BDA0002266090700000161
增益为
Figure BDA0002266090700000162
偏置为
Figure BDA0002266090700000163
24f.采集光学遥感器A成像数据。
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间保持一致为TA＝30s。
25)重复步骤23)、24)，依次完成所有10个(N＝10)积分球光源定能级及光学遥感器工作状态参数下的定标数据采集。
(3)基于同平台交叉定标光谱匹配因子计算
31)计算获取光学遥感器A的等效入瞳辐亮度；
根据步骤(1)提供的积分球定标能级数据和光学遥感器A的光谱响应函数数据，按照以下公式(7)计算光学遥感器A的等效入瞳辐亮度。
Figure BDA0002266090700000164
上式(7)中，各参数取值如下：
Figure BDA0002266090700000165
为第10次定标时的积分球输出光谱辐亮度数据，如图2所示；；
Figure BDA0002266090700000166
为光学遥感器A的光谱响应函数数据，如图3所示；
光谱响应函数的光谱采样间隔Δλ＝1nm。
32)计算获取光学遥感器B的等效入瞳辐亮度；
同理，根据步骤(1)提供的积分球定标能级数据和光学遥感器B的光谱响应函数数据，按照公式(8)计算光学遥感器B的等效入瞳辐亮度。
Figure BDA0002266090700000167
上式(8)中，各参数取值如下：
Figure BDA0002266090700000171
为第10次定标时的积分球输出光谱辐亮度数据；
Figure BDA0002266090700000172
为光学遥感器B的光谱响应函数数据，如图4所示；
光谱响应函数的光谱采样间隔Δλ＝1nm。
33)计算光学遥感器A的定标系数；
在获得光学遥感器A的等效入瞳辐亮度之后，根据公式(9)计算获得光学遥感器A在某一工作参数下的绝对辐射定标系数。
Figure BDA0002266090700000173
上式(9)中，各参数取值如下：
DA为第10次定标时光学遥感器A输出的DN值，取30s内同一像元输出的DN值的平均值；
第10次定标时光学遥感器A的偏置量
Figure BDA0002266090700000174
Figure BDA0002266090700000175
为光学遥感器A的等效入瞳辐亮度，已在步骤31)计算得到。
34)计算光学遥感器B的定标系数；
同理，在获得光学遥感器B的等效入瞳辐亮度之后，根据公式(10)计算获得光学遥感器B在某一工作参数下的绝对辐射定标系数。
Figure BDA0002266090700000176
上式(10)中，各参数取值如下：
DB为第N次定标时光学遥感器B输出的DN值，取30s内同一像元输出的DN值的平均值；
第10次定标时光学遥感器B的偏置量
Figure BDA0002266090700000177
Figure BDA0002266090700000178
为光学遥感器B的等效入瞳辐亮度，已在步骤32)计算得到。
35)交叉定标光谱匹配因子计算；
在获得光学遥感器A、B的等效入瞳辐亮度之后，根据如下公式(11)计算交叉定标光谱匹配因子。
Figure BDA0002266090700000181
上式(11)中，各参数取值如下：
Figure BDA0002266090700000182
为光学遥感器A的等效入瞳辐亮度，已在步骤31)计算得到；
Figure BDA0002266090700000183
为光学遥感器B的等效入瞳辐亮度，已在步骤32)计算得到。
如图6所示，为10个积分球定标能级下，光学遥感器A、B的交叉定标光谱匹配因子的计算结果。

Claims (9)

1.一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于步骤如下：
1)进行两台光学遥感器之间的交叉定标地面模拟试验准备工作；
2)进行同一卫星平台上两台光学遥感器之间的交叉定标地面模拟试验；
3)计算得到基于同平台交叉定标光谱匹配因子。
2.根据权利要求1所述的一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于：所述步骤1)的具体过程为：
11)将积分球光源安装在三维可移动平台上，同时将积分球连接电缆进行固定，便于后续移动积分球光源；
12)获取积分球光源能级标定数据；
13)获取光学遥感器A、B光谱响应函数标定数据；
14)将光学遥感器A、B在光学平台上进行安装；
15)将光学遥感器A、B视场与积分球光源开口进行几何对准，并分别做好位置标记；
16)光学遥感器A、B开机自检，并设置工作参数，具体为：
在光学遥感器A、B视场与积分球光源开口进行几何对准之后，依次将光学遥感器A、B进行开机自检，同时设置光学遥感器A、B的成像工作参数，确认光学遥感器正常工作即可。
3.根据权利要求2所述的一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于：所述步骤15)的具体过程为：光学遥感器A、B在安装完成后，通过可移动平台将积分球光源开口与光学遥感器A、B的视场进行对齐，再通过光学基座调整进行几何对准，并分别做好位置标记。
4.根据权利要求1所述的一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于：所述步骤2)的具体过程为：
21)积分球光源定标能级设定；
22)采集得到光学遥感器A定标数据；
23)光学遥感器B定标数据采集；
24)光学遥感器A定标数据采集；
25)重复步骤23)、24)，依次完成所有N个积分球光源定标能级及光学遥感器工作状态参数下的定标数据采集。
5.根据权利要求4所述的一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于：步骤21)的具体过程为：
21a.积分球光源开机预热；具体为：
使用积分球光源进行交叉定标工作之前，提前开启积分球光源进行预热，提前开机时间为30min；
21b.设置积分球光源为定标能级下的工作参数
从最高定标能级开始设置，积分球光源定标最高能级为LN。
6.根据权利要求4所述的一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于：步骤22)的具体过程为：
22a.光学遥感器A视场对准积分球光源开口；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器A视场，准备开始定标数据采集；
22b.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置：积分时间为
Figure RE-FDA0002337119210000021
增益为
Figure RE-FDA0002337119210000022
偏置为
Figure RE-FDA0002337119210000023
22c.采集光学遥感器A成像数据；
设置好工作状态参数之后，进行成像数据采集，采集时间为TA。
7.根据权利要求4所述的一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于：步骤23)的具体过程为：
23a.定标能级不变，移动积分球光源三维平台，使积分球光源开口对准光学遥感器B；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器B视场，定标能级不变，准备开始定标数据采集；
23b.设置光学遥感器B的工作状态参数；
对光学遥感器B的工作参数进行设置：积分时间为
Figure RE-FDA0002337119210000031
增益为
Figure RE-FDA0002337119210000032
偏置为
Figure RE-FDA0002337119210000033
23c.采集光学遥感器B成像数据；
设置好工作状态参数之后，进行成像数据采集，采集时间为TB；
23d.设置积分球光源为下一次定标能级下的工作参数；
在一个积分球光源定标能级LN下，完成对光学遥感器A、B所有组合工作参数的定标数据采集之后，将积分球光源设置为下一个定标能级LN-1；
23e.设置光学遥感器B的工作状态参数；
对光学遥感器B的工作参数进行设置：积分时间为
Figure RE-FDA0002337119210000034
增益为
Figure RE-FDA0002337119210000035
偏置为
Figure RE-FDA0002337119210000036
23f.采集光学遥感器B成像数据；
设置好工作状态参数之后，进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间为TB。
8.根据权利要求4所述的一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于：步骤24)的具体过程为：
24a.定标能级不变，移动积分球光源三维平台，使积分球光源开口对准光学遥感器A；
根据步骤15)做好的位置标记，将积分球光源对准光学遥感器A视场，准备开始定标数据采集；
24b.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置：积分时间为
Figure RE-FDA0002337119210000037
增益为
Figure RE-FDA0002337119210000038
偏置为
Figure RE-FDA0002337119210000039
24c.采集光学遥感器A成像数据；
设置好工作状态参数之后，进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间为TA；
24d.设置积分球光源为下一次定标能级下的工作参数；
在一个积分球光源定标能级LN-1下，完成对光学遥感器A、B所有组合工作参数的定标数据采集之后，需要将积分球光源设置为下一个定标能级LN-2；
25e.设置光学遥感器A的工作状态参数；
对光学遥感器A的工作参数进行设置，参数设置情况：积分时间为
Figure RE-FDA0002337119210000041
增益为
Figure RE-FDA0002337119210000042
偏置为
Figure RE-FDA0002337119210000043
26f.采集光学遥感器A成像数据；
设置好工作状态参数之后，需要进行一定时间的成像数据采集，定标数据采集时间为TA。
9.根据权利要求1所述的一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法，其特征在于：步骤3)的具体过程为：
31)计算获取光学遥感器A的等效入瞳辐亮度；
根据步骤1)提供的积分球光源能级标定数据和光学遥感器A的光谱响应函数数据，计算得到光学遥感器A的等效入瞳辐亮度
Figure RE-FDA0002337119210000044
其中，
Figure RE-FDA0002337119210000045
为第N次定标时的积分球输出光谱辐亮度；
Figure RE-FDA0002337119210000046
为光学遥感器A的光谱响应函数数据；Δλ为光谱响应函数的光谱采样间隔；
32)计算获取光学遥感器B的等效入瞳辐亮度；
根据步骤1)提供的积分球光源能级标定数据和光学遥感器B的光谱响应函数数据，计算得到光学遥感器B的等效入瞳辐亮度
Figure RE-FDA0002337119210000051
其中，
Figure RE-FDA0002337119210000052
为光学遥感器B的光谱响应函数数据；
33)计算得到光学遥感器A的定标系数；
计算获得光学遥感器A在某一工作参数组合下的绝对辐射定标系数；
Figure RE-FDA0002337119210000053
其中，DA与
Figure RE-FDA0002337119210000054
为第N次定标时光学遥感器A输出的DN值与偏置量；
Figure RE-FDA0002337119210000055
为光学遥感器A的等效入瞳辐亮度；
34)计算光学遥感器B的定标系数；
计算获得光学遥感器B在某一工作参数组合下的绝对辐射定标系数；
Figure RE-FDA0002337119210000056
其中，DB与
Figure RE-FDA0002337119210000057
为第N次定标时光学遥感器B输出的DN值与偏置量；
Figure RE-FDA0002337119210000058
为光学遥感器B的等效入瞳辐亮度；
35)计算获得交叉定标光谱匹配因子
Figure RE-FDA0002337119210000059
其中，
Figure RE-FDA00023371192100000510
为光学遥感器A的等效入瞳辐亮度；
Figure RE-FDA00023371192100000511
为光学遥感器B的等效入瞳辐亮度。
CN201911088294.7A 2019-11-08 2019-11-08 一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法 Active CN110954302B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911088294.7A CN110954302B (zh) 2019-11-08 2019-11-08 一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911088294.7A CN110954302B (zh) 2019-11-08 2019-11-08 一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110954302A true CN110954302A (zh) 2020-04-03
CN110954302B CN110954302B (zh) 2021-07-13

Family

ID=69976646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911088294.7A Active CN110954302B (zh) 2019-11-08 2019-11-08 一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110954302B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5594452A (en) * 1994-12-01 1997-01-14 Interferometrics, Inc. Method and system for locating an unknown transmitter using calibrated oscillator phases
CN101650225A (zh) * 2009-09-16 2010-02-17 中国科学院安徽光学精密机械研究所 利用宽可调谐激光的绝对光谱辐亮度响应度定标系统
US20110234454A1 (en) * 2006-04-28 2011-09-29 Loctronix Corporation System and method for positioning in configured environments
CN102279393A (zh) * 2011-07-15 2011-12-14 北京航空航天大学 一种基于多光谱传感器对高光谱传感器交叉辐射定标方法
CN104237869A (zh) * 2014-08-29 2014-12-24 中国资源卫星应用中心 一种基于高光谱载荷的多光谱载荷无场地交叉定标方法
CN106840197A (zh) * 2016-12-21 2017-06-13 北京空间机电研究所 一种星上高精度交叉定标系统
CN106871925A (zh) * 2016-12-29 2017-06-20 中国资源卫星应用中心 一种在轨综合动态调整的遥感卫星相对辐射定标处理方法
CN108562882A (zh) * 2018-06-21 2018-09-21 武汉大学 一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统
CN208313431U (zh) * 2018-03-20 2019-01-01 苏州天地衡遥感科技有限公司 光谱与辐射定标集成系统
CN110006463A (zh) * 2019-05-23 2019-07-12 中国科学院合肥物质科学研究院 一种光学遥感卫星的在轨绝对辐射定标方法及系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5594452A (en) * 1994-12-01 1997-01-14 Interferometrics, Inc. Method and system for locating an unknown transmitter using calibrated oscillator phases
US20110234454A1 (en) * 2006-04-28 2011-09-29 Loctronix Corporation System and method for positioning in configured environments
CN101650225A (zh) * 2009-09-16 2010-02-17 中国科学院安徽光学精密机械研究所 利用宽可调谐激光的绝对光谱辐亮度响应度定标系统
CN102279393A (zh) * 2011-07-15 2011-12-14 北京航空航天大学 一种基于多光谱传感器对高光谱传感器交叉辐射定标方法
CN104237869A (zh) * 2014-08-29 2014-12-24 中国资源卫星应用中心 一种基于高光谱载荷的多光谱载荷无场地交叉定标方法
CN106840197A (zh) * 2016-12-21 2017-06-13 北京空间机电研究所 一种星上高精度交叉定标系统
CN106871925A (zh) * 2016-12-29 2017-06-20 中国资源卫星应用中心 一种在轨综合动态调整的遥感卫星相对辐射定标处理方法
CN208313431U (zh) * 2018-03-20 2019-01-01 苏州天地衡遥感科技有限公司 光谱与辐射定标集成系统
CN108562882A (zh) * 2018-06-21 2018-09-21 武汉大学 一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统
CN110006463A (zh) * 2019-05-23 2019-07-12 中国科学院合肥物质科学研究院 一种光学遥感卫星的在轨绝对辐射定标方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张可立 等: "海洋一号C/D卫星在轨交叉定标设计", 《航天器工程》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110954302B (zh) 2021-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109655079B (zh) 星敏感器测量坐标系到棱镜坐标系测量方法
US20140037187A1 (en) Inspecting a Wafer and/or Predicting One or More Characteristics of a Device Being Formed on a Wafer
CN102589429B (zh) 发动机缸体六面孔组位置度误差在线检测方法
JPH10318913A (ja) 反射率測定装置
CN102095385A (zh) 新型球面绝对测量系统及方法
Torres et al. Measurements on pointing error and field of view of Cimel-318 Sun photometers in the scope of AERONET
CN108226059B (zh) 一种卫星高光谱co2探测仪在轨辐射定标方法
Song et al. Relative flux calibration for the Guoshoujing Telescope (LAMOST)
Galleano et al. Results of the fifth international spectroradiometer comparison for improved solar spectral irradiance measurements and related impact on reference solar cell calibration
CN110954302B (zh) 一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法
CN108956101A (zh) 一种相机视轴变化的测量装置和测量方法
CN112858178A (zh) 一种航空热红外高光谱影像温度和发射率反演方法
CN109764892B (zh) 近红外星等的校准方法
CN102621819B (zh) 光刻机投影物镜大像差检测方法
CN105737980A (zh) 辐射定标方法及装置
CN113048956B (zh) 一种基于三维扫描技术的钢结构施工的监测方法及系统
CN115560698A (zh) 一种基于定位标记的计算机可视化子孔径拼接方法
CN208688777U (zh) 一种相机视轴变化的测量装置
CN103353346A (zh) 一种全自动光谱分光扫描测量天空亮度分布的装置与方法
Takalo et al. On system calibration of digital levels
CN107643162A (zh) 一种双光栅焦距测量仪的标定方法
CN115031837B (zh) 遥感载荷综合定标方法及装置
CN104075804A (zh) 一种野外便携式高光谱地表发射率辅助测量装置及方法
CN104819703B (zh) 一种用于倾角传感支点的倾斜角度参数拟合方法
CN115641274A (zh) 基于下行光传感器的太阳光谱辐射校正方法及相关设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant