CN113219502B - 遥感器星上定标设备、定标系统以及定标方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种遥感器星上定标设备、定标系统以及定标方法，设备包括：遥感器本体，所述遥感器本体具有用于观察目标物的观测中心；多级衰减转轮，多级衰减转轮至少包括两个衰减转轮，多级所述衰减转轮沿着从所述观测中心观察目标物的方向依次设置；多孔板构件，所述多孔板构件设于远离所述遥感器本体的衰减转轮上；漫透射元件，所述漫透射元件设于邻近所述遥感器本体的衰减转轮上；多级所述衰减转轮相对所述遥感器本体转动使得所述多孔板构件、所述漫透射元件与所述观测中心在同一光路上。本申请旨在简化星上定标设备的设计以及减小星上定标设备性能衰退的问题。

Description

遥感器星上定标设备、定标系统以及定标方法

技术领域

本发明涉及遥感器技术领域，特别涉及一种遥感器星上定标设备、定标系统以及定标方法。

背景技术

随着社会发展，人们对地质勘测、气象预报等要求变高，从而对卫星的高精度定量化遥感有着迫切需求。遥感器在轨辐射定标是保证高精度定量化遥感的重要手段之一。美国国家标准化与技术研究所在其联合报告中将辐射定标定义为：定标是在一系列的测量过程中决定仪器在空间域、时间域、光谱域的辐射性能，它的输出是一个与实际辐射能测量相关的数值。辐射定标包括两部分，即绝对辐射定标和相对定标。绝对辐射定标是指通过各种标准辐射源在遥感信号的计数值与相应的辐射能之间建立定量关系。相对定标是指确定场景中不同像元、探测器以及波谱之间测得的辐射量的相对值。

星上定标避免了大气的影响,缩短了传递链路,具备高效率、高精度的优点,成为了遥感器定标的主要手段。星上辐射定标主要研究以较小的代价，实现高精度辐射定标的技术方法。它是直接将定标设备配备于卫星上，从而实现遥感器的辐射定标。星上定标跳过了大气的影响，以较短的传递链路对遥感器特性进行标定，获得遥感器在当前状态下的定标系数。实际上星上定标设备会受到功耗、体积、重量等诸多因素限制，我们并不能把地面的复杂设备照搬到卫星上，实现星上定标设备的简化设计十分必要。

目前，对于可见近红外波段的定标主要使用的标准辐射源有：内置标准灯、太阳光源以及恒星等。对于内置标准灯定标，无论是“灯+漫反射板”还是“灯+积分球”都避免不了灯的性能会衰退的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种遥感器星上定标设备、定标系统以及定标方法，旨在简化星上定标设备的设计以及减小星上定标设备性能衰退的问题。

为实现上述目的，本发明提出的遥感器星上定标设备、定标系统以及定标方法，遥感器星上定标设备包括：

遥感器本体，所述遥感器本体具有用于观察目标物的观测中心；

多级衰减转轮，多级衰减转轮至少包括两个衰减转轮，多级所述衰减转轮沿着从所述观测中心观察目标物的方向依次设置；

多孔板构件，所述多孔板构件设于远离所述遥感器本体的衰减转轮上；

漫透射元件，所述漫透射元件设于邻近所述遥感器本体的衰减转轮上；

多级所述衰减转轮相对所述遥感器本体转动使得所述多孔板构件、所述漫透射元件与所述观测中心在同一光路上。

在一些实施例中，多级所述衰减转轮的旋转中心在同一直线上。

在一些实施例中，所述遥感器星上定标设备还包括设于所述衰减转轮上，用于对多孔板构件进行控温的控温器件。

在一些实施例中，所述遥感器星上定标设备还包括与所述遥感器本体配合安装的消光筒，多级所述衰减转轮设于所述遥感器本体与所述消光筒之间。

在一些实施例中，每一所述衰减转轮上设有用于驱动衰减转轮转动的电机以及驱动衰减转轮转动预定角度的编码器。

在一些实施例中，所述多孔板构件的多孔设置选用阵列分布或伪随机分布。

在一些实施例中，所述伪随机分布选用蒙特卡洛法、线性同余法、梅森旋转法中任一种伪随机分布方法产生。

在一些实施例中，所述漫透射元件选用熔融石英、米散射板、中性滤光片、毛玻璃中任意一种。

本申请还提出一种定标系统，所述定标系统包括所述的遥感器星上定标设备、设于各个衰减转轮上的视场光阑，以及设于远离遥感器本体的衰减转轮上的针孔板构件。

本申请还提出一种定标方法，所述定标方法包括：

在每个定标周期中重复执行下列步骤：

控制多级所述衰减转轮之间不形成光路，记录遥感器本体暗电流；

控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮之间的所述视场光阑之间形成光路时，遥感器本体探测地表信息并记录观地参数；

控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮之间漫透射元件和针孔板构件形成光路时，遥感器本体探测太阳并记录第一观日参数，在多级所述衰减转轮之间视场光阑和针孔板构件形成光路时，遥感器本体改变积分时间并探测太阳并记录第二观日参数，基于所述第一观日参数、所述第二观日参数、所述暗电流以及预设多孔板构件衰减和漫透射元件合成透过率分布函数计算在轨合成透过率分布函数；

控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮之间漫透射元件和多孔板构件形成光路时，遥感器本体探测太阳并记录第三观日参数，基于所述第三观日参数、太阳辐照度参数和所述在轨合成透过率分布函数计算遥感器本体的定标系数；

基于所述定标系数和所述观地参数进行地表信息反演。

在一些实施例中，所述基于所述漫透射元件透过率修正系数和所述定标修正系数对地球进行定标的步骤之后还包括：

控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮的视场光阑与视场光阑之间形成光路时，遥感器本体探测月亮信息进行定标结果验证。

本发明的技术方案的实施例以太阳作为定标光源，采用多孔板结合漫透射元件(至少10倍衰减)的方式实现多级衰减太阳光，从而可以直视太阳光进行绝对辐射定标。多孔板构件提供稳定的透过率，漫透射元件(例如熔融石英)作为次级衰减元件接受紫外辐照和太空高能粒子很少，本实施例的遥感器星上定标设备结构简单、性能稳定且可被监测，从而能实现高精度定标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明遥感器星上定标设备观测太阳、地球、月亮一实施例的示意图；

图2为本发明遥感器星上定标设备一实施例的爆炸示意图；

图3为本发明初级衰减转轮一实施例的结构示意图；

图4为本发明次级衰减转轮一实施例的结构示意图；

图5为本发明遥感器星上定标设备的又一实施例的结构示意图；

图6为本发明遥感器星上定标设备的又一实施例的结构示意图；

图7为本发明定标方法的一个实施例的流程框图；

图8为图7中步骤S300的一个实施例的流程框图；

图9为本发明定标方法的又一个实施例的流程框图；

图10表示本申请的多孔板构件的多个通孔设置采用蒙特卡洛法产生正六边形的伪随机分布的结构示意图；

附图标号说明：

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

现有星上定标设备会受到功耗、体积、重量等诸多因素限制，我们并不能把地面的复杂设备照搬到卫星上，实现星上定标设备的简化设计十分必要。目前，对于可见近红外波段的定标主要使用的标准辐射源有：内置标准灯、太阳光源以及恒星等。对于内置标准灯定标，无论是“灯+漫反射板”还是“灯+积分球”都避免不了灯的性能会衰退的问题。

鉴于上述现有的遥感器星上定标设备存在的缺陷，本发明的主要目的是提出一种遥感器星上定标设备，旨在简化星上定标设备的设计以及减小星上定标设备性能衰退的问题。

漫透射元件，本申请所述的漫透射元件指的是能同时发生漫反射以及透射的元件。漫反射，是指投射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象。透射即入射光穿透被照射物的现象。

像元，亦称像素点或像元点。即影像单元(picture element)。是组成数字化影像的最小单元。在遥感数据采集，如扫描成像时，它是传感器对地面景物进行扫描采样的最小单元。

实施例一

请参照图1至图4，本实施例的提出的遥感器星上定标设备100，其包括：遥感器本体10、多级衰减转轮20、多孔板构件30以及漫透射元件40。

遥感器本体10，所述遥感器本体10具有用于观察目标物的观测中心。具体地，遥感器本体10可采用各种运用在卫星上的卫星相机。例如是面阵CCD卫星相机等。遥感器本体10的观测中心，即卫星相机的镜头的观测中心。

多级衰减转轮20，多级衰减转轮20至少包括两个衰减转轮20，多级所述衰减转轮20沿着从所述观测中心观察目标物的方向依次设置。衰减转轮20用于对照射入遥感器本体10的光源进行衰减。具体地，在一些实施例中，每一所述衰减转轮20上设有用于驱动衰减转轮20转动的电机(未图示)以及驱动衰减转轮20转动预定角度的编码器(未图示)。通过电机以及编码器控制衰减转轮20转动预定角度，改变遥感器星上定标设备100不同的工作模式。

多孔板构件30，所述多孔板构件30设于远离所述遥感器本体10的衰减转轮20上。多孔板构件30限定为具有多个通孔的板状构件。用遥感器星上定标设备100正对太阳时，远离遥感器本体10的衰减转轮20上的多孔板构件30正对太阳，太阳光经过多孔板构件30形成对太阳光的初级衰减。具体地，在一些实施例中，所述多孔板构件30的多孔设置选用阵列分布或伪随机分布。太阳光经过多孔板构件30的初级衰减会造成至少千倍的衰减。

漫透射元件40，所述漫透射元件40设于邻近所述遥感器本体10的衰减转轮20上。即漫透射元件40相对多孔板构件30更靠近遥感器本体10设置。具体地，多级所述衰减转轮20可相对遥感器本体转动使得所述多孔板构件30、所述漫透射元件40与所述观测中心在同一光路上。从而形成对经过多孔板构件30的太阳光的多次衰减。

另外，所述遥感器星上定标设备100还包括与所述遥感器本体10配合安装的消光筒80，多级所述衰减转轮20设于所述遥感器本体10与所述消光筒80之间。具体地，消光筒80与所述遥感器本体10配合安装可采用螺纹连接、螺栓连接、焊接等方式进行匹配安装。消光筒80可采用消光材料制作而成。

在一个典型的实施例中，遥感器星上定标设备100设有两个衰减转轮20，将靠近遥感器本体10的衰减转轮20成为次级衰减转轮22，将远离遥感器本体10的衰减转轮20成为初级衰减转轮21。多孔板构件30设于初级衰减转轮21上，漫透射元件40设于次级衰减转轮22上。转动次级衰减转轮22和初级衰减转轮21驱使多孔板构件30、漫透射元件40与感器本体的观测中心在同一光路上，此时遥感器星上定标设备100正对太阳，多孔板构件30和漫透射元件40组合形成对太阳的两极衰减。使得本实施例的遥感器星上定标设备100能够直视太阳进行绝对辐射定标。具体地，在一些实施例中，多孔板构件30可选用直径10-100微米，孔间距1-8mm的金属薄板。所述漫透射元件40可选用熔融石英、米散射板、中性滤光片、毛玻璃中任意一种。

太阳光以接近0.5°视场角的准直光照射地球。太阳光照射到地球后被以π立体角在半球空间内散射。从而卫星遥感器直视太阳与探测地球照度差接近50000倍。本实施例以太阳作为定标光源，采用多孔板结合漫透射元件40(至少10倍衰减)的方式实现约50000倍衰减太阳光，从而可以直视太阳光进行绝对辐射定标。多孔板构件30提供稳定的透过率，漫透射元件40(例如熔融石英)作为次级衰减元件接受紫外辐照和太空高能粒子很少，本实施例的遥感器星上定标设备100结构简单、性能稳定且可被监测，从而能实现高精度定标。

此外，本实施例的遥感器星上定标设备100还具有以下技术效果：

相对于场地定标，本实施例的遥感器星上定标设备100选择使得卫星相机定标可以避开大气的影响，提高了定标精度，且不像场地定标那样消耗大量人力物力。

多孔板构件30定标能够实现卫星相机的全孔径端到端的定标，定标光路可覆盖相机所有光学元器件。

相对于标准定标灯，本实施例的遥感器星上定标设备100使用太阳作为定标光源具有更好的稳定性。

进一步地，在一些实施例中，多级所述衰减转轮20的旋转中心在同一直线上。并且多孔板和漫透射元件40分别恰好与遥感器本体10的观测中心对准，转轮同心装置可以使得漫透射体最小程度接受太阳照射和太空高能粒子侵蚀。

进一步地，在一些实施例中，所述遥感器星上定标设备100还包括设于所述衰减转轮20上，用于对多孔板构件30进行控温的控温器件50。具体地，控温器件50可采用半导体控温器件50。通过控温的多孔板构件30提供稳定的透过率，从而进一步提高太阳光通过多孔板构件30和漫透射元件40的透光率的稳定性。从而提高遥感器星上定标设备100的性能稳定性。

在一些实施例中，多孔板构件30的多孔设置采用伪随机分布时，可选用蒙特卡洛法、线性同余法、梅森旋转法中任一种伪随机分布方法产生多孔排布。例如，可采用如图10所示的蒙特卡洛法产生正六边形的伪随机分布。通过设置多孔板构件30的多孔设置为伪随机分布，可减小太阳光通过多孔板构件30的干涉效应。

实施例二

本实施例建立在实施例一的基础之上。可以理解的，实施例一中设置两级衰减转轮20对太阳光进行衰减，只是本申请的一个典型实施例，不应该设置为本申请的设置多级衰减转轮20的技术方案的限制。

请参照图5，可通过在远离遥感器本体10的两个衰减转轮20上设置多孔板构件30，在靠近遥感器本体10的一个衰减转轮20上设置漫透射元件40，转动衰减转轮20使得两个多孔板构件30和漫透射元件40之间形成光路，形成两个多孔板构件30和漫透射元件40对太阳光的三级衰减。

或者，请参照图6，在其他一些实施例中，也可以设置三级衰减转轮20。具体地，当设置三级衰减转轮20时，可通过在远离遥感器本体10的一个衰减转轮20上设置多孔板构件30，在靠近遥感器本体10的两个衰减转轮20上分别设置漫透射元件40，转动衰减转轮20使得多孔板构件30和两个漫透射元件40之间形成光路，形成多孔板构件30和两个漫透射元件40对太阳光的三级衰减。

实施例三

请参照图2，本申请还提出一种定标系统，所述定标系统包括所述的遥感器星上定标设备100，设于各个所述衰减转轮20上的视场光阑60，以及设于远离遥感器本体10的衰减转轮20上的针孔板构件70；

本实施例以两级衰减转轮20、漫透射元件40为熔融石英进行说明。将靠近遥感器本体10的衰减转轮20成为次级衰减转轮22，将远离遥感器本体10的衰减转轮20成为初级衰减转轮21。初级衰减转轮21上设有多孔板构件30、针孔板构件70以及视场光阑60。初级衰减转轮21上设有熔融石英以及视场光阑60。在一些实施例中，远离遥感器本体10的衰减转轮20上还设有暗门，多孔板构件30、针孔板构件70、视场光阑60以及暗门可均匀设于衰减转轮20上。熔融石英以及视场光阑60可均匀设于衰减转轮20上。每个衰减转轮20可设置多种转动角度的档位，例如设置90度或180度的转动档位等。

在本实施例中，两级衰减转轮20结合遥感器本体10自身积分时间调节形成六种观测模式，可观测太阳、地球、月亮三种目标。典型地，六种观测模式包括：模式一、“熔融石英+针孔板构件70”观日；模式二、“视场光阑60+针孔板+遥感器本体10自身积分时间减少”观日；模式三、“熔融石英+多孔板构件30”观日；模式四、“视场光阑60+视场光阑60”观地；模式五、通过远离遥感器本体10的暗门用来测暗电流；模式六、“熔融石英+视场光阑60”进行观月验证；

六种模式中，模式一和模式二用于在轨计算熔融石英透过率；模式三为定标模式，遥感器本体10可以透过已知透过率的衰减屏观测太阳；模式四为遥感器观测地面模式；模式五为测量设备暗电流模式；模式六在满月相时对定标结果做验证。

请参照图7，本申请还提出一种定标方法，用于上述定标系统，所述定标方法包括：

在每个定标周期中重复执行下列步骤：

S100、控制多级所述衰减转轮之间不形成光路，记录遥感器本体暗电流；

S200、控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮之间的所述视场光阑之间形成光路时，遥感器本体探测地表信息并记录观地参数；

S300、控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮之间漫透射元件和针孔板构件形成光路时，遥感器本体探测太阳并记录第一观日参数，在多级所述衰减转轮之间视场光阑和针孔板构件形成光路时，遥感器本体改变积分时间并探测太阳并记录第二观日参数，基于所述第一观日参数、所述第二观日参数、所述暗电流以及预设多孔板构件衰减和漫透射元件合成透过率分布函数计算在轨合成透过率分布函数；

S400、控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮之间漫透射元件和多孔板构件形成光路时，遥感器本体探测太阳并记录第三观日参数，基于所述第三观日参数、太阳辐照度参数和所述在轨合成透过率分布函数计算遥感器本体的定标系数；

S500、基于所述定标系数和所述观地参数进行地表信息反演。

在一个典型的实施例中，将靠近遥感器本体10的衰减转轮20设置为转动180度进行转档。定标系统进入地球轨道后默认的工作状态为观地模式，在正式观地前需要先测试定标系统暗电流。即，将远离遥感器本体10的衰减转轮20调整为暗门对准太阳，即衰减转轮20调整为模式五暗电流模式。测得常规模式下t1积分时间的第一暗电流

具体地，t1可根据实际情况设置，在此不限定具体的时间。

接下来对地表信息采集。调整衰减转轮20转动形成模式四，通过视场光阑60+视场光阑60观测地表信息。具体地，通过遥感器本体10采集t1积分时间下的观地参数

此观地模式为不影响遥感器本体正常观测地表的模式，观地参数用于地表信息反演；

具体地，在一个实施例中，在转向太阳前，应该先将衰减轮转到相应模式(即模式一或模式二，防止太阳未经衰减直接进入遥感器本体10而损坏遥感器本体10)。

请参照图8，步骤S300具体包括如下细分步骤：

S310、将两级衰减转轮20调整为模式二，即针孔板构件70与视场光阑60组合模式，改变积分时间为t2，使得定标系统对准太阳，此时记录第一观日参数

S320、将衰减转轮20调整为暗电流模式，遥感器本体10积分时间调整为t2，测量此时的第二暗电流

S330、将衰减轮调整为针孔板构件与熔融石英组合模式，即模式一，改变积分时间为t1并对太阳实施探测，此时记录第二观日参数

S340、将衰减转轮20调整为暗电流模式。

S350、基于第一观日参数

第二暗电流

第二观日参数

第一暗电流

计算得到漫透射元件透过率修正系数。

具体地，漫透射元件透过率修正系数，即熔融石英在轨透过率计算表达式为

将第一观日参数

第二暗电流

第二观日参数

第一暗电流

代入上式得到熔融石英在轨透过率

S360、基于所述漫透射元件透过率修正系数以及预设多孔板构件衰减和漫透射元件合成透过率分布函数计算在轨合成透过率分布函数。

具体地，预设的多孔板构件衰减和漫透射元件合成透过率分布函数为实验室所测多孔板构件衰减和熔融石英合成透过率分布函数。将上述熔融石英在轨透过率

与实验室测量熔融石英透过率

的比值可作为多孔板构件30与熔融石英合成透过率的修正系数αⁱ(t)，公式表示为

并且多孔板构件衰减和熔融石英合成透过率(单位为每立体角)与遥感器本体10的卫星相机像元位置有关，且接近高斯分布，公式表示为

式中：x,y表示成像面的二维坐标，λ表示入射光的波长，DDf(x,y,λ)表示在λ波长多孔板构件衰减和熔融石英合成透过率分布，L(x,y,λ)表示光源透过多孔板构件衰减和熔融石英在遥感器本体10的相机成像面x,y处的λ波长的辐亮度，E(λ)表示光源的λ波长的辐照度。

因此多孔板构件衰减和熔融石英在轨合成透过率分布函数为

通过上述观测模式可以监测出熔融石英透过率的变化。

接下来计算定标系数，将衰减轮调整为多孔板构件与熔融石英的组合模式，即模式三，积分时间保持为t1，记录遥感器本体10观测太阳的第三观日参数

基于太阳辐照度参数、所述在轨合成透过率分布函数和所述第三观日参数计算定标系数。

模式三观日时，根据太阳辐照度和所述在轨合成透过率分布函数计算所得标准辐亮度分布为：

上式中：L_camera(x,y,t,λ)表示t时刻太阳透过多孔板构件30衰减和熔融石英在遥感器本体10的相机成像面x,y处的λ波段的辐亮度，DDf(x,y,t,λ)表示t时刻λ波段多孔板构件30衰减和熔融石英合成透过率分布，λ₁、λ₂表示λ波段的波长上下限，E_sun(λ)表示λ波段的太阳辐照度，d_s-e(t)表示日地距离因子，R(λ)表示λ波段的光谱响应函数。

各像元所接收标准辐亮度为：

上式中：

表示t时刻太阳透过多孔板构件30衰减和熔融石英在相机的第i像元处的λ波段的辐亮度，A_i表示第i像元的面积。

模式四观地时的定标模型在实验室中被测得为：

上式中：Lⁱ(λ)表示λ波段第i像元探测的辐亮度，a_i(λ)表示λ波段第i像元实验室定标测得的定标斜率(定标系数)，

表示λ波段第i像元实验室定标测得的定标截距，单位与辐亮度相同。

从而第i像元的星上定标修正系数为：

上式中：a_i(t,λ)表示t时刻λ波段第i像元星上定标修正系数，

表示t时刻λ波段第i像元通过太阳辐照度计算得出的理论辐亮度，DN_i(t,λ)表示t时刻λ波段第i像元相机观日的计数值。

从而t时刻遥感器λ波段的定标系数为a_i(t,λ)×a_i(λ)，定标截距为

基于步骤S300监测出熔融石英透过率的变化，得到的在轨多孔板构件衰减和熔融石英合成透过率分布函数，通过步骤S400得到定标系数，从而可以进一步进行地表信息反演。

在一些实施例中，请参照图9，所述基于所述漫透射元件40透过率修正系数和所述定标修正系数对地球进行定标的步骤之后还包括：

S600、控制多级所述衰减转轮20转动，在多级所述衰减转轮20的漫透射元件40与视场光阑60之间形成光路时，遥感器本体10探测月亮信息进行定标结果验证。

具体地，在月相合适的时候可以将衰减转轮20调整为熔融石英和视场光阑60的组合，积分时间保持t1，卫星偏航使得相机探测月亮，全月的辐亮度被认为是较为稳定的值，从而可以验证定标精度及其稳定性。月亮满月相时的辐亮度被认为是相对稳定值，λ波段的辐亮度记作L_moon(λ)，将

中的

替换为

此时可得出第i像元的定标系数，进而可以比对验证。

本实施例的定标方法通过六种观测模式观测三种目标，可以实现相机在轨状态下的高精度定标。这种方式为卫星相机提供长期稳定的标准辐亮度源，且作为星上定标可以避开大气环境的影响。

多孔板配合熔融石英实现太阳光的50000倍衰减，从而为卫星相机提供充满视场且亮度已知的标准辐射源。多孔板为直径50微米，孔间距4mm的金属薄板，采用六边形单元蒙特卡洛伪随机分布的方式减小干涉效应。金属多孔板在一定程度的控温后其透过率可以被认为不变。熔融石英既可以提供一级衰减，又可以进一步降低光干涉的影响，而其作为次级衰减，所接收的紫外照射小，极大提高漫透射元件在太空环境下的寿命。

同心安装方式使得熔融石英长期处于被保护状态，只有工作时才会被经初级衰减过的太阳光照射，极大地提高了其太空环境下的寿命。

需要说明的是，面向太阳时应该先将初级衰减转轮遮住遥感器本体的视场再转动次级衰减转轮，避免遥感器本体直接探测太阳损坏元器件；另外面向太阳时应避免熔融石英与初级衰减转轮的视场光阑60正对而接受大量照射。

实施例四

值得一提的是，在其他一些典型的实施例中，可将次级衰减转轮22设置为转动90度进行转档。那么相比将实施例三种将次级衰减转轮22设置为转动180度进行转档，本实施例次级衰减转轮22则多出两个暗门档位，即在次级衰减转轮22多出一个模式五-暗电流模式。

本实施例的定标方法如下：

卫星进入轨道前，遥感器本体10的卫星相机处于关机状态，衰减转轮20保持暗门档。卫星进入轨道后，遥感器本体10的卫星相机开机，衰减转轮20都保持暗电流模式，首先测量常规观测积分时间t1状态的第一暗电流

然后衰减轮调整为两个视场光阑60的组合模式，进行地表信息采集，此时采集的信号为t1积分时间下的观地参数

接下来进行定标操作。卫星偏航前首先转入双暗门模式(同时双暗门状态下，熔融石英必然会与针孔或多孔对齐，不会直接对准视场光阑60而与太空环境接触)，防止在面向太阳时误操作使得相机无衰减状态下直接探测太阳。这里首先关注的是熔融石英的透过率稳定性。首先调整遥感器本体10积分时间为t2，测量第二暗电流

两个衰减转轮20调整为针孔板构件70与视场光阑60组合模式(因为暗门介于针孔板构件70和多孔板构件30之间，由暗门开始转动无需担心相机无衰减直视太阳)，这里首先将初级衰减轮转为针孔板构件70，在将次级转轮由暗门转为视场光阑60，保持积分时间为t2，此时记录遥感器本体10的第一观日参数

然后将衰减转轮20调整为暗电流模式，两个衰减轮皆为暗门档，再次测得常规模式下t1积分时间的暗电流。然后将衰减轮调整为针孔板构件70与熔融石英组合模式，同样的先调整初级转轮为针孔板构件70，再将次级转轮由暗门转为熔融石英，保持积分时间为t1并对太阳实施探测，此时记录第二观日参数

此时可以计算出熔融石英在轨时刻的透过率。

然后将次级衰减转轮22转为暗门，初级衰减转轮21转为暗门，测量常规观测积分时间t1状态的暗电流。接下来将衰减转轮20调整为多孔板构件30与熔融石英的组合模式，这里的转动顺序为先调整初级衰减转轮21转为多孔板构件30，再将次级衰减转轮22转为熔融石英，积分时间保持为t1，记录遥感器本体10观测太阳的第三观日参数

同样地，在得到第三观日参数后，在月相合适的时候可以将衰减转轮20调整为熔融石英和视场光阑60的组合，积分时间保持t1，卫星偏航使得相机探测月亮，全月的辐亮度被认为是较为稳定的值，从而可以验证定标精度及其稳定性。遥感器本体10探测月亮信息进行定标结果验证的具体方法同实施例三相同，在此不赘述。

因此本实施例相比实施例三在模式四进行地表信息采集与模式二记录遥感器本体10的第一观日参数之间多出一个模式五的暗电流模式。本实施例中的在轨合成透过率分布函数和定标系数的计算方法与实施例三相同，且本实施例具有与实施例三相同的技术效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种定标方法，其特征在于，所述定标方法包括：

在每个定标周期中重复执行下列步骤：

控制多级衰减转轮之间不形成光路，记录遥感器本体暗电流；

控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮之间的视场光阑之间形成光路时，遥感器本体探测地表信息并记录观地参数；

控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮之间漫透射元件和针孔板构件形成光路时，遥感器本体探测太阳并记录第一观日参数，在多级所述衰减转轮之间视场光阑和针孔板构件形成光路时，遥感器本体改变积分时间并探测太阳并记录第二观日参数，基于所述第一观日参数、所述第二观日参数、所述暗电流以及预设多孔板构件衰减和漫透射元件合成透过率分布函数计算在轨合成透过率分布函数；

控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮之间漫透射元件和多孔板构件形成光路时，遥感器本体探测太阳并记录第三观日参数，基于所述第三观日参数、太阳辐照度参数和所述在轨合成透过率分布函数计算遥感器本体的定标系数；

基于所述定标系数和所述观地参数进行地表信息反演。

2.如权利要求1所述的定标方法，其特征在于，所述基于所述漫透射元件透过率修正系数和所述定标修正系数对地球进行定标的步骤之后还包括：

控制多级所述衰减转轮转动，在多级所述衰减转轮的视场光阑与视场光阑之间形成光路时，遥感器本体探测月亮信息进行定标结果验证。

3.一种遥感器星上定标设备，其特征在于，所述遥感星上定标设备用于实现如权利要求1中所述的定标方法，所述遥感器星上定标设备包括：

遥感器本体，所述遥感器本体具有用于观察目标物的观测中心；

多级衰减转轮，多级衰减转轮至少包括两个衰减转轮，多级所述衰减转轮沿着从所述观测中心观察目标物的方向依次设置；

多孔板构件，所述多孔板构件设于远离所述遥感器本体的衰减转轮上；

漫透射元件，所述漫透射元件设于邻近所述遥感器本体的衰减转轮上；

多级所述衰减转轮相对所述遥感器本体转动使得所述多孔板构件、所述漫透射元件与所述观测中心在同一光路上。

4.如权利要求3所述的遥感器星上定标设备，其特征在于，多级所述衰减转轮的旋转中心在同一直线上。

5.如权利要求4所述的遥感器星上定标设备，其特征在于，所述遥感器星上定标设备还包括设于所述衰减转轮上，用于对多孔板构件进行控温的控温器件。

6.如权利要求5所述的遥感器星上定标设备，其特征在于，所述遥感器星上定标设备还包括与所述遥感器本体配合安装的消光筒，多级所述衰减转轮设于所述遥感器本体与所述消光筒之间。

7.如权利要求3至6中任一项所述的遥感器星上定标设备，其特征在于，所述多孔板构件的多孔设置选用阵列分布或伪随机分布。

8.如权利要求7所述的遥感器星上定标设备，其特征在于，所述伪随机分布选用蒙特卡洛法、线性同余法、梅森旋转法中任一种伪随机分布方法产生。

9.如权利要求3至6中任一项所述的遥感器星上定标设备，其特征在于，所述漫透射元件选用熔融石英、米散射板、中性滤光片、毛玻璃中任意一种。

10.一种定标系统，其特征在于，所述定标系统包括权利要求3-9中任一项所述的遥感器星上定标设备、设于各个衰减转轮上的视场光阑，以及设于远离遥感器本体的衰减转轮上的针孔板构件。

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