標(biāo)定衛(wèi)星遙 感器成像像元的灰度值，進(jìn)行η次（η多1，次數(shù)越多，精度越高）測量，得到每次測量的像元 的灰度值DNMl，其中，k為遙感器像元的位置（k的取值范圍是從1到遙感器像元的總數(shù)）， i為測量的次數(shù)，i = 1，2, 3......，η，η次測量完成之后，計(jì)算出待標(biāo)定衛(wèi)星遙感器像元k 的背景信號(hào)平均值DNk。
[0032] (4)利用衛(wèi)星工具軟件STK仿真太陽輻射能的傳遞，建立包含衛(wèi)星、朗伯球體和太 陽的場景，得出當(dāng)衛(wèi)星、朗伯球體和太陽三者之間的位置關(guān)系滿足定標(biāo)條件下的時(shí)間段，太 陽輻射能的傳遞模型如圖2所示，圖2中，朗伯球體將接收到的太陽輻射能后向外部反射， 遙感器接收由朗伯球體反射的輻射能。
[0033] 定標(biāo)條件包括幾何可見條件和傳感器可見條件，兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足。幾何可 見條件為衛(wèi)星與朗伯球體二者之間的連線不受地球遮擋。傳感器可見條件為朗伯球體處于 地影之外，朗伯球體能夠反射太陽輻射能從而實(shí)現(xiàn)觀測成像。
[0034] (5)從滿足定標(biāo)條件的時(shí)間段中任意選取某一成像時(shí)刻點(diǎn)，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)， 使待標(biāo)定衛(wèi)星遙感器的指向朗伯球體，衛(wèi)星遙感器中的探測器可以獲取朗伯球體反射太陽 輻射能得到的信號(hào)。將遙感器觀測朗伯球體的方位角，即遙感器與朗伯球體之間的連線與 遙感器入瞳方向的夾角記為Φ。
[0035] (6)獲取成像時(shí)刻點(diǎn)時(shí)刻，衛(wèi)星、朗伯球體和太陽三者之間的位置關(guān)系。朗伯球體 發(fā)射到空間特定軌道后，需要通過地面測量方式估算朗伯球體的在軌位置，得到衛(wèi)星對(duì)朗 伯球體成像時(shí)刻下的三個(gè)特征參量，包括朗伯球體與太陽的相對(duì)距離LKj)、朗伯球體與待 定標(biāo)衛(wèi)星遙感器入瞳處的相對(duì)距離L2Q)、太陽與朗伯球體之間的連線以及待定標(biāo)衛(wèi)星遙感 器與朗伯球體之間的連線的夾角Q_j。特征參量的示意如圖3所示。
[0036] (7)通過如下公式計(jì)算太陽輻射到達(dá)朗伯球體處的輻照度E,。
[0038] 其中：
[0039] E ( λ )為太陽輻射到達(dá)朗伯球體處的光譜輻射照度，單位為W · m2 · μ m ^
[0040] λ ρ λ 2分別為待標(biāo)定遙感器的譜段下限和上限；
[0041] R 為太陽半徑，R = 6. 9599X10sm ;
[0042] j為測量次數(shù)。
[0043] Μ(λ)為太陽的光譜輻射出射度（單位為W·!!!2 · μηι1)，太陽光源可以等效 成溫度為5900Κ的輻射黑體，根據(jù)普朗克黑體輻射公式，太陽的光譜輻射出射度可表示 為
式中，λ為波長，Cl為第一黑體輻射常數(shù)（ c 1 = 3. 741844 X 104W · m 2 · μ m4)，c2為第二黑體輻射常數(shù)（c 2= 14388 μ m · K)，T為熱力學(xué)溫度 (T = 5900K)。
[0044] (8)通過如下公式計(jì)算衛(wèi)星遙感器入瞳處的輻照度Ek]。
[0046] 其中：
[0047] P為朗伯球體的表面反射率；
[0048] f( Θ ,)為反射能量與入射能量之間的夾角因子，通過對(duì)空間球體目標(biāo)進(jìn)行光學(xué)建 模求出：
[0050] 其中，d為朗伯球體直徑；
[0051] (9)朗伯球體為點(diǎn)源目標(biāo)，對(duì)朗伯球體成像后，獲取其在探測器上所成的像點(diǎn)的位 置和灰度值大小，分別記為k、DNk]。朗伯球體反射信號(hào)DN值與深空背景信號(hào)DN值的關(guān)系 如圖4所示，圖中所示的情況中，像點(diǎn)位置k = 15,像點(diǎn)灰度值D\j = B。
[0052] (10)在保持Φ不變的條件下，重復(fù)步驟（5)~（9)，得到像元k的η次測量對(duì)應(yīng) 的灰度值DNk]和入瞳輻照度E k]。結(jié)合像元的背景信號(hào)值DNk。，通過最小二乘法建立線性響 應(yīng)關(guān)系，得到像元k的絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)Gk，具體公式如下：
[0054] 本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于空間朗伯球體的光學(xué)遙感衛(wèi)星絕對(duì)輻射定標(biāo)方法，其特征在于包括如下步 驟： (1) 通過運(yùn)載火箭發(fā)射方式或者衛(wèi)星釋放發(fā)射方式向空間中發(fā)射一顆人造朗伯球體， 球體的直徑與軌道位置滿足衛(wèi)星定標(biāo)對(duì)信號(hào)能量的要求；所述的人造朗伯球體為表面具有 接近朗伯特性的均勻球體； (2) 設(shè)置待標(biāo)定衛(wèi)星遙感器的參數(shù)，使積分時(shí)間、增益和級(jí)數(shù)在整個(gè)標(biāo)定過程中保持不 變； (3) 對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)，使待標(biāo)定衛(wèi)星遙感器指向深空背景，獲取待標(biāo)定衛(wèi)星遙感器 成像像元的灰度值，共進(jìn)行η次測量，得到每次測量的像元k的灰度值DN mi，其中η多1， k為遙感器像元的位置，k的取值范圍是從1到遙感器像元的總數(shù)，i為測量的次數(shù)，i = 1,2,3......，η ;n次測量完成之后，計(jì)算出待標(biāo)定衛(wèi)星遙感器像元k的背景信號(hào)平均值 DNko，(4) 建立包含衛(wèi)星、人造朗伯球體和太陽的場景，仿真太陽輻射能量的傳遞，得到衛(wèi)星、 人造朗伯球體和太陽三者之間的位置關(guān)系滿足定標(biāo)條件的時(shí)間段；所述的定標(biāo)條件包括幾 何可見條件和傳感器可見條件，幾何可見條件為衛(wèi)星與人造朗伯球體二者之間的連線不受 地球遮擋，傳感器可見條件為人造朗伯球體處于地影之外，人造朗伯球體能夠反射太陽輻 射能從而實(shí)現(xiàn)觀測成像； (5) 從滿足定標(biāo)條件的時(shí)間段中選取某一成像時(shí)刻點(diǎn)，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)，使待標(biāo)定 衛(wèi)星遙感器的入瞳法線指向朗伯球體，將遙感器觀測人造朗伯球體的方位角記為Φ，獲取 人造朗伯球體與太陽的相對(duì)距離L Kj)、人造朗伯球體與待定標(biāo)衛(wèi)星遙感器入瞳處的相對(duì)距 離?2ω、太陽與人造朗伯球體之間的連線以及待定標(biāo)衛(wèi)星遙感器與人造朗伯球體之間的連 線的夾角Θ ,，由此得到人造朗伯球體反射太陽輻射能到達(dá)衛(wèi)星遙感器入瞳處的輻照度Ek]， 人造朗伯球體像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像元位置k及灰度值DN kj; (6) 在保持Φ不變的條件下，重復(fù)步驟（5)，得到像元k的η次測量對(duì)應(yīng)的灰度值DNk] 和入瞳輻照度Ek]，結(jié)合像元的背景信號(hào)值DNk。，通過最小二乘法建立線性響應(yīng)關(guān)系，得到像 元k的絕對(duì)福射定標(biāo)系數(shù)G k，2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于空間朗伯球體的光學(xué)遙感衛(wèi)星絕對(duì)輻射定標(biāo)方法， 其特征在于：所述步驟（1)中衛(wèi)星定標(biāo)對(duì)信號(hào)能量的要求為：衛(wèi)星遙感器能夠接收到人造 朗伯球體反射的太陽光能量，且衛(wèi)星遙感器中的探測器產(chǎn)生的信號(hào)電壓位于探測器飽和信 號(hào)電壓值的20%~80%之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于空間朗伯球體的光學(xué)遙感衛(wèi)星絕對(duì)輻射定標(biāo)方 法，其特征在于：所述的人造朗伯球體為鋁制球體，表面通過粘合劑涂覆有硫酸鋇粉。
【專利摘要】一種基于空間朗伯球體的光學(xué)遙感衛(wèi)星絕對(duì)輻射定標(biāo)方法，通過在空間中部署空間朗伯球體，將衰減到合適范圍的太陽輻射直接引入衛(wèi)星遙感器。通過衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)對(duì)深空背景成像確定背景信號(hào)；利用衛(wèi)星工具軟件計(jì)算滿足定標(biāo)條件的時(shí)間段，并選取成像時(shí)刻點(diǎn)，通過衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)對(duì)空間朗伯球體成像確定空間朗伯球體反射信號(hào)，由此計(jì)算成像時(shí)刻點(diǎn)遙感器入瞳處的輻照度，并通過獲取多組數(shù)據(jù)確定單點(diǎn)的絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)。本發(fā)明方法避免了大氣條件和地面目標(biāo)特性的影響，建立了統(tǒng)一的空間光學(xué)輻射基準(zhǔn)，滿足全光路、全孔徑、與太陽光譜分布匹配的輻射定標(biāo)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星遙感器的常態(tài)化監(jiān)測。
【IPC分類】G01J5/52, G01J3/28
【公開號(hào)】CN105352609
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510779465
【發(fā)明人】王倩瑩, 趙志偉, 高冀, 宋政吉, 徐鵬
【申請(qǐng)人】北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日