一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计，包括积分球，积分球内表面涂覆有漫反射涂层；所述积分球设有对地聚光口、太阳光入射口和至少一个探测器接口；所述对地聚光口衔接聚光系统，所述对地聚光口和聚光系统之间设有第一电磁阀；所述太阳光入射口设有第二电磁阀；所述探测器接口设有准直校正模块和探测器模块；所述对地聚光口和太阳光入射口的入射光线进入积分球后经漫反射涂层多次反射，在积分球内表面形成均匀的照面，再通过探测器接口的准直校正模块后导入探测器模块。以稳定已知的太阳为参照，在原理上消除了自身衰减和变化对定标精度的影响，能够精确测量定标场上空的大气特性参数，且结构简单，稳定性好，获取的信号可靠有效。

A radiometer for on orbit atmospheric correction of remote sensor

【技术实现步骤摘要】
一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计
本专利技术涉及光谱辐射定标的
，特别涉及到一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计。
技术介绍
随着国家经济和科技的发展，国家宏观决策、国防军事、国土资源调查、精准农业、环境监测、大气探测、极端灾害预报等领域急需航天遥感数据的支持。而高光谱成像技术是80年代发展起来的遥感技术，与传统的光谱仪不同的是，高光谱成像技术是集成像与光谱于一体(图谱合一)，以纳米级高光谱分辨率，在获取目标二维空间图像信息的同时，同步获取目标的连续精细光谱信息，使航天遥感的探测能力大为提高，可广泛应用于陆地、大气、海洋等观测中。通过高光谱相机在轨获取的地面三维立方体数据，可以反演出地物的反射率曲线；然而受到地物上空大气特性的影响，其反演的反射率曲线与地物目标的真实反射率曲线存在一定的差异，由于大气中的分子和气溶胶粒子散射和吸收的贡献，目标在探测器穿过上行大气之前的辐射值和地物目标的真实辐射值存在很大的差别，且该差别随天气条件和局地大气参数(如水汽和其他吸收气体含量、大气气溶胶、温度、湿度和气压等)的不同有很大的变化。因此，要获取高质量可溯源至SI(国际基本单位制)的高光谱航天遥感数据，精确地定量化诠释地物信息就必须深入开展高光谱成像仪对地观测工作的研究，进行大气校正，扣除大气影响。现有的大气辐射校正方法主要包括实际大气透过率的测量和根据探测的大气参数模拟计算大气透过率。但实时测量长斜程路径的大气透过率非常困难，且不易实现。而通过构建大气光谱透过率的计算模式对测量的辐射信号进行校正则主要采用的是计算机软件仿真分析法，这类方法一般利用国外的大气辐射传输软件(如MODTRAN等)采用标准大气模式计算大气透过率，这类方法的优势在于操作简单、成本低和周期短等优点。然而我国典型地区实际大气与标准大气模式存在较大差异，其在计算精度与计算效率上存在一定的局限性。因此，在实际工程应用中，仍然需要采用大气测量仪器对测量场地定标时刻的大气特性参数进行实际观测校正。但目前在实际工程应用对大气特性参数校正需要采用多台大气测量仪器，测量过程复杂，且缺乏自定标装置和仪器衰减自校正功能，难以保持长期稳定性。
技术实现思路
本专利技术提出了一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计，以稳定已知的太阳为参照，在原理上消除了自身衰减和变化对定标源标定精度的影响，能够精确测量定标场上空的大气特性参数，消除大气廓线误差，反演大气参数。为此，本专利技术采用以下技术方案：实施例一：一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计，如图1所示，所述辐射计包括积分球1，积分球1内表面涂覆有漫反射涂层2；所述积分球1设有对地聚光口3、太阳光入射口4和一个探测器接口5；所述对地聚光口3衔接聚光系统6，所述对地聚光口3和聚光系统6之间设有第一电磁阀11；所述太阳光入射口4设有第二电磁阀12；所述探测器接口5设有准直校正模块和探测器模块；所述对地聚光口3和太阳光入射口4的入射光线进入积分球后经过漫反射涂层2多次反射后，在积分球内表面形成均匀的照面，再通过探测器接口5的准直校正模块后导入探测器模块。其中，所述准直校正模块包括视场光阑7和校正准直透镜8，所述校正准直透镜8置于视场光阑7内，光线从探测器接口5入校正准直透镜8后导入探测器模块；所述探测器模块包括滤光片9和探测器单元10，光线经滤光片9后导入探测器单元10，所述探测器单元10为InGaAs探测器。其中，所述聚光系统6为反射式结构。其中，所述InGaAs探测器为集成式探测器，集成至少1个像元。其中，所述对地聚光口3入射通量与太阳光入射4口入射通量保持相等，因太阳光入射口通量为其中，为大气层外太阳辐照度，bλ为带宽，θ为太阳光入射角度，Ds为太阳光入射口口径；对地聚光口入射通量为其中，为上行大气透过率，为下行大气透过率，ρ(λ)为地面反射率，τ0(λ)为地面观测聚光系统透过率，Ω为轨道高度与地面形成的立体角度，Do为对地聚光口口径；当则太阳光入射口口径与对地聚光口口径关系为：实施例二一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计，如图2所示，所述辐射计包括积分球1，积分球1内表面涂覆有漫反射涂层2；所述积分球1设有对地聚光口3、太阳光入射口4和两个探测器接口51和52；所述对地聚光口3衔接聚光系统6，所述对地聚光口3和聚光系统6之间设有第一电磁阀11；所述太阳光入射口4设有第二电磁阀12；所述探测器接口51和52均设有准直校正模块和探测器模块；所述对地聚光口和太阳光入射口的入射光线进入积分球后经过漫反射涂层多次反射后，在积分球内表面形成均匀的照面，再通过探测器接口51和52的准直校正模块后导入探测器模块。其中，所述探测器接口51处的第一准直校正模块包括第一视场光阑71和第一校正准直透镜81，所述第一校正准直透镜81置于第一视场光阑71内，光线从探测器接口51入第一校正准直透镜81后导入第一探测器模块，所述第一探测器模块包括第一滤光片91和第一探测器单元101，光线经滤光片91后导入探测器单元101，所述探测器单元101为InGaAs探测器；所述探测器接口52处的第二准直校正模块包括第二视场光阑72和第二校正准直透镜82，所述第二校正准直透镜82置于第二视场光阑82内，光线从探测器接口52入第二校正准直透镜82后导入第二探测器模块，所述探测器模块包括第二滤光片92和第二探测器单元102，光线经滤光片92后导入探测器单元102，所述探测器单元102为Silicon探测器。其中，所述InGaAs探测器为集成式探测器，集成至少1个像元。其中所述对地聚光口3入射通量与太阳光入射口4入射通量保持相等，因太阳光入射口通量为其中，为大气层外太阳辐照度，bλ为带宽，θ为太阳光入射角度，Ds为太阳光入射口口径；对地聚光口入射通量为其中，为上行大气透过率，为下行大气透过率，ρ(λ)为地面反射率，τ0(λ)为地面观测聚光系统透过率，Ω为轨道高度与地面形成的立体角度，Do为对地聚光口口径；当则太阳光入射口口径与对地聚光口口径关系为：一种基于上述的用于遥感器在轨大气校正的辐射计的测量方法，包括如下：1)辐射计的自定标校正：采用遥感器在轨道运行中经过一定太阳高度角时辐射计对日观测探测器的输出均值与上一次遥感器在轨道运行中经过相同太阳高度角时辐射计对日观测探测器的输出均值的比值来确定辐射计自身的相对衰减；其中，探测器输出均值为遥感器在轨道中运行从太阳高度角α至太阳高度角β的时间t内，利用第一电磁阀关闭对地聚光口，开启第二电磁阀，使太阳光入射口对日观测，入射光线进入积分球后经漫反射涂层多次反射，在积分球内表面形成均匀的照面，再通过探测器连续采集的N次数据的平均值2)大气辐射特性测量：遥感器途经地面定标场上空时，利用第二电磁阀关闭太阳光入射口，开启第一电磁阀，使对地聚光系统对准定标场中心参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计，其特征在于：所述辐射计包括积分球，积分球内表面涂覆有漫反射涂层；所述积分球设有对地聚光口、太阳光入射口和至少一个探测器接口；所述对地聚光口衔接聚光系统，所述对地聚光口和聚光系统之间设有第一电磁阀；所述太阳光入射口设有第二电磁阀；所述探测器接口设有准直校正模块和探测器模块；所述对地聚光口和太阳光入射口的入射光线进入积分球后经漫反射涂层多次反射，在积分球内表面形成均匀的照面，再通过探测器接口的准直校正模块后导入探测器模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计，其特征在于：所述辐射计包括积分球，积分球内表面涂覆有漫反射涂层；所述积分球设有对地聚光口、太阳光入射口和至少一个探测器接口；所述对地聚光口衔接聚光系统，所述对地聚光口和聚光系统之间设有第一电磁阀；所述太阳光入射口设有第二电磁阀；所述探测器接口设有准直校正模块和探测器模块；所述对地聚光口和太阳光入射口的入射光线进入积分球后经漫反射涂层多次反射，在积分球内表面形成均匀的照面，再通过探测器接口的准直校正模块后导入探测器模块。


2.根据权利要求1所述的一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计，其特征在于：所述聚光系统为反射式结构。


3.根据权利要求1所述的一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计，其特征在于：所述准直校正模块包括视场光阑和校正准直透镜，所述校正准直透镜置于视场光阑内，光线从探测器接口入校正准直透镜后导入探测器模块。


4.根据权利要求1所述的一种用于遥感器在轨大气校正的辐射计，其特征在于：所述探测器模块包括滤光片和探测器单元，光线经滤光片后导入探测器单元。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘银年，贾晓伟，曹开钦，冯雪飞，周魏乙诺，原娟，姚金军，孙德新，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所启东光电遥感中心，
类型：新型
国别省市：江苏;32