[發明專利]星載傅里葉變換光譜儀零位偏置調節方法

有效

• 申請號: 202010163559.1
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111398183B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 郭玲玲;顧亦磊;趙其昌;汪少林;彭建濤;于淼
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01J3/02;G01J3/45
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明涉及應用光學領域內的一種星載傅里葉變換光譜儀零位偏置調節方法，包括如下步驟：S1，讀取實時采樣獲取的干涉圖序列；S2，對干涉圖序列進行圓周移位；S3，計算帶內光譜序列起止位置；S4，計算帶內復數光譜序列；S5，計算帶內相位譜；S6，計算相位譜的一階導數；S7，計算等效相位增量；S8，計算相鄰光譜采樣點之間的解卷繞校正量；S9，計算解卷繞后的相位；S10，計算偏移量估計；S11，根據偏移量估計實施零位偏置調節。本發明方法合理、計算簡單、普遍適用，可以有效應用于星載傅里葉變換光譜儀的零偏調節。

技術領域

本發明涉及應用光學領域，具體涉及星載傅里葉變換光譜儀零位偏置調節方法。

背景技術

傅里葉變換光譜儀是一種常見的光譜儀，通過干涉分光首先獲取目標輻射的干涉圖?序列，再利用離散傅里葉變換復原光譜信息。由于傅里葉變換光譜儀具有高光量、多通道、易實現高光譜分辨率等特點，可用于獲取精細大氣成分，故而廣泛應用于大氣遙感?領域。

星載傅里葉變換光譜儀的核心部件為邁克爾遜干涉儀，常見的有動鏡平動方式和擺?鏡擺動方式的干涉儀，理想情況下，傅里葉變換光譜儀的雙邊干涉圖序列是關于零光程差位置(即零位)偶對稱的，在進行由干涉圖到光譜圖的復原過程中，零光程差位置是?非常重要的一個參數，在后處理過程中都希望零位剛好位于雙邊干涉圖序列中間位置，?并保持所有干涉圖序列的零位對齊。即使在地面已經將零位偏置調節到位，但是由于地?面狀態與在軌失重狀態的差異、衛星發射過程中的振動影響、在軌光校等原因，星載傅?里葉變換光譜儀在軌可能需要重新進行零位偏置調節。

文獻[1](孫杰，白光干涉零光程差位置的五步測量法，光電子·激光，2003,14(12)，?1319-1323)提出基于最大值法的零偏測量方法。文獻[2](馮絢，干涉圖零光程差位置?的確定方法，紅外與毫米波學報，2017,36(6)：795-804)亦在最大值法基礎上，以?干涉圖的最大值為中心進行復數傅里葉變換，對得到的光譜值進行星上輻射定標，然后?對殘余相位進行線性回歸分析。目前零位偏置調節參考多采用最大值(若反偏即為最小?值)，將干涉圖序列最大值(或最小值)作為零位，但是實際光譜儀由于光學元件的非?理想性、電路采樣延遲、電路噪聲、紅外自輻射等因素，干涉圖能量最強的位置可能并?不真實對應零位，尤其是紅外光譜儀，由于儀器自身輻射與目標輻射存在半波相位差，?零位的干涉信號能量抵消，基于最大值(最小值)來調節零位的方法不能很好適用。本?發明方法是基于相位解卷繞與最小化虛部能量和的零偏調節方法，不再依賴干涉圖的最?大值(或最小值)。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種星載傅里葉變換光譜儀零位偏置調節方法。

根據本發明提供的一種星載傅里葉變換光譜儀零位偏置調節方法，包括如下步驟：

S1，讀取實時采樣獲取的干涉圖序列S(n)(n＝0,1,2,…,N-1),其中n為干涉圖序列計?數，N為干涉圖序列長度；

S2,對干涉圖序列進行圓周移位，獲得移位后的干涉圖序列Y(n)(n＝0,1,2,…,N-1)，?[Y(0),Y(1),Y(2),…,Y(N-1)]＝[S(p),S(p+1),S(p+2),…S(N-1),S(0),S(1),S(2),…,S(p-1)],?其中p為移位起始點，p＝ceil[N/2]，ceil為向上取整函數；

S3,根據星載傅里葉變換光譜儀的光譜范圍σ_min～σ_max、光譜采樣間隔Δ計算帶內光?譜序列起止位置k_min、k_max；

S4，利用FFT計算干涉圖序列Y(n)的帶內復數光譜序列B(k)(k＝k_min,k_min+1,?k_min+2,…,k_max)，其中k為光譜序列計數；

S5，計算復數光譜序列B(k)的相位譜