[發明專利]基于多能級目標簡化輻射傳輸計算在軌絕對輻射定標方法

在審

• 申請號: 201711181278.3
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108107002A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 陳洪耀;張黎明;李鑫;徐偉偉;司孝龍;韓濤;楊利峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/25;G01J3/28
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種基于多能級目標簡化輻射傳輸計算在軌絕對輻射定標方法，以灰階靶標（靶板）、反射鏡、主動光源等多能級目標為參照，利用線性回歸計算分離目標輻射和大氣程輻射、地氣耦合輻射。通過現場大氣光學厚度、漫總比（如果目標是漫射的話需要）以及多能級目標能量測量結合大氣吸收氣體透過率計算，實現光學遙感器在軌絕對輻射定標。本發明的在軌絕對輻射定標技術以地面實測數據為主，不依賴輻射傳輸計算，減小了氣溶膠、大氣模式等因素的影響，該定標技術可實現光學遙感器全動態范圍、高精度定標。

技術領域

本發明涉及光學遙感科學技術領域，尤其涉及一種基于多能級目標簡化輻射傳輸計算在軌絕對輻射定標方法。

背景技術

光學遙感在國土資源調查、測繪制圖、城市規劃以及軍事偵察等領域有重要的應用意義。觀測目標的生物物理參數等遙感數據產品和遙感器的輻射響應有直接關系，因此遙感器運行期間的絕對輻射定標的精確度直接影響著其遙感數據應用的廣度和深度。

光學遙感器發射前的實驗室定標是最全面、精確度最高的，然而發射時的劇烈振動、外太空惡劣的環境以及光學元件的老化等原因，儀器的輻射響應等性能會發生變化。部分光學遙感器雖然搭載了燈或者漫射板等星上定標系統，但定標系統自身可能會發生衰變(有的具有穩定性監視系統)，并且這些系統大多只能實現部分孔徑或部分光路的定標。光學遙感器在軌運行期間，以大面積均勻場或人工目標為場景，通過地面光譜反射率、大氣光學參數測量結合輻射傳輸計算的場地替代定標方式，物理量直接溯源至大氣外太陽常數，因此可實現光學遙感器工作狀態下絕對輻射定標。

反射率法、輻亮度法以及輻照度法是三種常用的場地替代定標方式，其中輻照度法與反射率法唯一不同的是增加了地面的漫射/總輻射比測量，從而減小了反射率法中對氣溶膠散射的假設帶來的不確定度。基于大面積均勻場的替代定標對場地的條件(如海拔高度、地表反射率等)要求較高，并且僅能實現單點定標(單一輻亮度)。滿足定標要求的大面積均勻場數量有限，并且我國的輻射定標場反射率較低，響應的高端需要外推得到，目前傳統的定標方法能達到的精度水平在6％以上。

隨著光學遙感器空間分辨率的提高，場地的均勻性和朗伯性不能滿足定標的需要，另外，多星組網時間分辨率提高，而定標場地少而單一、定標機會少、效率低、定標周期長，要求定標參照有更高穩定性、機動性和時空適應性，現有的在軌定標技術手段難以滿足我國光學遙感器全動態范圍內高精度、高頻次業務化定標的需要。

光學遙感器空間分辨率的提高，使得基于具備光譜平坦、空間均勻、近似朗伯體特性的人工靶標的高精度、高頻次的在軌絕對輻射定標成為可能。美國南達科他州立大學(South Dakota State University)實現了光學遙感器基于人工靶標的全動態范圍內的多級輻射定標，然而傳統的以輻射傳輸計算為核心的輻射定標方法需要對氣溶膠特性、大氣點擴散函數、周圍環境反射率等進行假設，在復雜背景情況下，實際情況和假設難以相符。模型假設導致的計算誤差在藍波段高達20％以上。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種基于多能級目標簡化輻射傳輸計算在軌絕對輻射定標方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于多能級目標簡化輻射傳輸計算在軌絕對輻射定標方法，具體內容如下：

根據輻射傳輸模型，復雜環境下光學遙感器入瞳輻亮度可表示為：