[發明專利]一種用于高分五號衛星的紅外甚高光譜分辨率探測儀在軌光譜定標方法

有效

• 申請號: 202010601137.8
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111721734B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 杜麗麗;劉李;葛曙樂;李志偉;丁國紳
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/27;G01S19/03
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

本發明涉及一種用于高分五號衛星的紅外甚高光譜分辨率探測儀在軌光譜定標方法，與現有技術相比解決了難以對AIUS進行高精度在軌光譜定標的缺陷。本發明包括以下步驟：觀測定標光譜的選取與計算；參考譜線的篩選與標記；參考譜線的多普勒頻移修正；譜峰位置的精確計算；紅外甚高光譜分辨率探測儀在軌光譜定標系數的計算。本發明實現了高分五號衛星紅外甚高分辨率探測儀的高精度在軌光譜定標，并獲取了有效的光譜定標系數。

技術領域

本發明涉及高分五號衛星技術領域，具體來說是一種用于高分五號衛星的紅外甚高光譜分辨率探測儀在軌光譜定標方法。

背景技術

人類活動對大氣化學成分和全球氣候變暖的影響已成為人們所關注的全球性問題，高光譜遙感可以獲取地表目標或大氣分子的精細光譜信息，在大氣成分和濃度反演方面具有無可比擬的優勢。世界各國研制了多種星載大氣環境高光譜分辨率探測儀，用以快速、經濟、可重復地獲取全球尺度上大氣痕量氣體和氣溶膠的濃度及時空分布信息。

對于星載大氣環境高光譜分辨率探測儀而言，光譜數據的輻射精度和光譜精度是影響大氣成分反演的重要因素。其中，光譜精度主要是譜線的位置精度，是影響大氣吸收譜線精確定位的主要因素，需要通過精確的光譜定標來保證。光譜定標就是測量光譜儀隨入射輻射波長變化的響應，其主要目的是確定每個光譜通道的中心波長等光譜特征。

發射前實驗室光譜定標雖然能夠獲取高精度的光譜定標系數，但發射過程中的機械振動和形變、運行環境的變化、光學或電子器件老化等一系列原因，導致儀器響應發生變化，進而導致各光譜通道中心波長發生漂移，因此，對星載高光譜分辨率探測儀進行發射后在軌光譜定標，監測其性能衰減情況并實時進行修正，是保證其定量化數據可靠性的關鍵。

高分五號衛星上的大氣環境紅外甚高光譜分辨率探測儀(Atmospheric InfraredUltra-spectral Sounder，AIUS)是我國目前光譜分辨率最高的星載紅外超光譜探測載荷，可反演獲取大氣痕量氣體垂直分布信息，為氣候變化研究和大氣環境監測提供科學依據。

由于使用大氣透射光譜進行反演，高精度的光譜定標對實現AIUS數據應用目標起著決定性作用。然而超高的光譜分辨率以及受星上空間及功耗等因素限制，AIUS未配備星上光譜定標裝置等問題，給AIUS高精度在軌光譜定標帶來了一定的困難。而AIUS為時間調制型干涉光譜儀，雖然理論上只要確定了計量激光器的波長即可實現光譜定標，但實踐中發現，簡單地確定計量激光器波長還是無法滿足超高光譜數據反演應用的需要。

因此，如何針對于高分五號衛星上的AIUS進行高精度在軌光譜定標已經成為急需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中難以對AIUS進行高精度在軌光譜定標的缺陷，提供一種用于高分五號衛星的紅外甚高光譜分辨率探測儀在軌光譜定標方法來解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種用于高分五號衛星的紅外甚高光譜分辨率探測儀在軌光譜定標方法，包括以下步驟：

11)觀測定標光譜的選取與計算：獲取高分五號衛星上紅外甚高光譜分辨率探測儀的掩星觀測數據，通過觀測的復原后的太陽光譜、不同切高的大氣透射光譜和暗電流數據，求得觀測的不同切高的大氣透過率光譜，其計算表達式如下：

其中，T_t(ν)表示切高為t的大氣透過率光譜，S_t(ν)表示切高為t的復原后的大氣透射光譜，S_s(ν)表示復原后的大氣層外太陽光譜，D(ν)表示地球陰影區測得暗電流數據，ν表示各數據點對應初始波數值；