[發(fā)明專利]一種太陽輻射計視場角的檢測方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010585343.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111693141A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李正強;李凱濤;李東輝;許華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J1/02;G01M11/02
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

本發(fā)明提供了一種太陽輻射計視場角的檢測方法，包括：架設(shè)太陽輻射計；使用GPS獲取時間和太陽輻射計所處位置的經(jīng)度數(shù)據(jù)、緯度數(shù)據(jù)、海拔高度數(shù)據(jù)；將經(jīng)度數(shù)據(jù)、緯度數(shù)據(jù)、海拔高度數(shù)據(jù)、GPS獲取的時間輸入至太陽輻射計內(nèi)；調(diào)節(jié)太陽輻射計對準太陽中心；使用太陽輻射計進行正交十字掃描觀測，并存儲觀測信號數(shù)據(jù)，以獲取太陽輻射計的轉(zhuǎn)動角度與觀測信號數(shù)據(jù)對應(yīng)的曲線圖；對觀測信號數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制；對觀測信號數(shù)據(jù)進行處理，以獲取太陽輻射計的視場角。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中太陽輻射計視場角檢測偏差較大的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)儀器檢測領(lǐng)域，具體涉及一種太陽輻射計視場角的檢測方法。

背景技術(shù)

在光學(xué)儀器中，以光學(xué)儀器的探測器為頂點，以被測目標的物象可通過鏡頭的最大范圍的兩條邊線所構(gòu)成的夾角，稱為視場角。視場角是光學(xué)儀器的一個基本參數(shù)，它不僅決定著儀器探測目標范圍的能力，決定著探測目標的入瞳強度，還會直接影響光學(xué)儀器產(chǎn)品精度。因此視場角是光學(xué)儀器設(shè)計和觀測的核心參數(shù)。

由于制作工藝及裝配等誤差，太陽輻射計實際的視場角與理想值存在差異，同時，太陽輻射計在測量太陽直射輻射和天空散射輻射時，獲取信號值均為光學(xué)參量，由于光的散射、衍射效應(yīng)、畸變等因素，導(dǎo)致測量計算值與設(shè)計值也存在一定偏差。而太陽輻射計視場角是傳遞定標的關(guān)鍵參數(shù)，其精度直接決定定標結(jié)果的精度。因此，為精確獲得儀器定標結(jié)果，需獲得儀器的視場角參數(shù)。

大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報中記錄一種基于激光光源的太陽輻射計視場角測量方法研究，其采用的是矩陣掃描的原理為檢測太陽輻射計視場角，具體的原理為太陽輻射計通過四象限儀對準太陽的中心位置，然后測量鏡筒向左、向下分別移動1度，而后測量鏡筒自下而上、自右而左進行矩陣掃描，其掃描區(qū)域為2度×2度的范圍，共計441個觀測信號數(shù)據(jù)值，具體如圖 7所示。

儀器探測錐體攔截的球面積δ與半徑r平方的比值，稱為立體角Ω，其單位用球面度sr 表示。其矩陣掃描立體角的計算公式可表達為：

式(1)中，ΔA為太陽及其附近的一小塊區(qū)域，E(0,0)是ΔA中心位置處的測量值，E(x,y) 是矩陣掃描區(qū)域坐標系任意一點(x,y)處的測量值。在進行矩陣掃描時，鏡筒是自下而上，自左向右均以0.1°的步距進行掃描，由于這個步進距離特別小，可近似認為dxdy＝0.1X0.1。

根據(jù)式立體角和視場角關(guān)系，可獲得太陽輻射計視場角FOV：

此方案存在的缺點為一組矩陣掃描時間約為5分鐘，執(zhí)行周期長。在5分鐘內(nèi)，由于受地球自轉(zhuǎn)、大氣和環(huán)境因素影響，太陽位置和強度已發(fā)生變化，雖然太陽位置可根據(jù)觀測時間和經(jīng)緯度進行部分校正，但輻射強度變化無法修正，最終導(dǎo)致計算結(jié)果出現(xiàn)偏差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種太陽輻射計視場角的檢測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽輻射計視場角檢測偏差較大的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種太陽輻射計視場角的檢測方法，包括：架設(shè)太陽輻射計；使用GPS獲取時間和太陽輻射計所處位置的經(jīng)度數(shù)據(jù)、緯度數(shù)據(jù)、海拔高度數(shù)據(jù)；將經(jīng)度數(shù)據(jù)、緯度數(shù)據(jù)、海拔高度數(shù)據(jù)、GPS獲取的時間輸入至太陽輻射計內(nèi)；調(diào)節(jié)太陽輻射計對準太陽中心；使用太陽輻射計進行正交十字掃描觀測，并存儲觀測信號數(shù)據(jù)，以獲取太陽輻射計的轉(zhuǎn)動角度與觀測信號數(shù)據(jù)對應(yīng)的曲線圖；對觀測信號數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制；對觀測信號數(shù)據(jù)進行處理，以獲取太陽輻射計的視場角。

進一步地，使用太陽輻射計進行正交十字掃描觀測，包括：將太陽輻射計沿水平方向向左移動1度；以0.1度的步長自左向右進行轉(zhuǎn)動掃描觀測，至向右偏離太陽中心位置1度結(jié)束；再次調(diào)節(jié)太陽輻射計對準太陽中心；將太陽輻射計沿豎直方向向下移動1度；以0.1度的步長自下向上進行轉(zhuǎn)動掃描觀測，至向上偏離太陽中心位置1度結(jié)束。