本申请提供的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统及方法，全景相机(1)将入射的光束形成环形掩星视场，经全景相机(1)出射的光束经准直单元(2)入射到所述第一偏振片(3)，经第一偏振片(3)的光束形成线偏振光，线偏振光入射进入声光可谐调滤波器(4)，经声光可谐调滤波器(4)调制后光束只产生+1级衍射光并入射进入第二偏振片(5)，经第二偏振片(5)吸收未衍射的零级光再经所述成像单元(6)成像于探测器(7)上，探测器(7)接收环形掩星视场的光谱信号，本申请实现了全波段的快速谐调、低杂光、不同光谱高分辨率成像，在减少光谱仪器体积重量的同时提高了整机探测效率，具有多方位、多模式、高光谱探测的优点。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及大气探测，特别涉及一种全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统及探测方法。
技术介绍
1、目前有多种技术手段被应用于大气探测领域，如光学技术、化学分析、质谱技术和超声技术等，其中利用光学技术的研究成果，已经发展出多种大气光学探测方法。大气光学探测技术中的遥感技术即利用被探测物质(如气溶胶、水汽和云)对太阳或其他恒星等光源的反射、折射、散射和吸收等性质进行分析和反演，不同物质对不同波段的光谱产生的作用有所不同，因此可以反演获取所需的大气参数信息。本专利技术的研究在精确评估全球大气变化的影响上具有重要意义，将为预测和干预全球气候变化趋势提供直接探测数据及科学依据。
2、天基大气遥感的探测方式一般分为：天底探测、临边探测和掩星观测。这三种探测方式都有各自的优势和不足，其中天底探测常用来探测大气的总量，但该方式的垂直分辨率较低，难以获得不同大气成分浓度在不同高度的变化。临边探测常用来探测大气的分层变化，相比于天底观测，临边大气探测具有很高的垂直分辨率，并且接收的辐射都来自于大气，不会受到下垫面的影响，但切片式的观测方式也使其难以探测大气在某一高度层之下的总量信息。掩星观测在平行于地球表面切线的方向上探测恒星的透射光谱，根据大气成分的光谱吸收特性，反演大气成分和含量。在掩星接近尾声，恒星最终消失在地平线，载荷将继续按照预定的观测计划将其指向方向移动到下一颗恒星，实现全天候的观测。相比于天底探测，掩星探测的垂直分辨率更高，并且有多颗恒星可作为光源进行掩星观测，不受太阳和遥感仪相对位置的影响，探测的空间和时间范围更广。
3、临边观测和天底观测两种星载大气探测方式都具有自己的优势和不足，但通常需要在较为明亮的区域进行观测。阴影区太阳入射光能量偏低，常规的天底观测和临边观测会导致图像中相应区域的反射率光谱信号偏弱，同时噪声显著增加，并伴随光谱蓝移现象，在阴影区域观测到的信号变得模糊和弱化，加大了阴影区目标探测的难度。为了实现全天候观测，阴影区的观测尤为重要。天基载荷在阴影区的探测示意图如图1所示，在光照区利用太阳散射光进行观测，在阴影区选择较亮的恒星进行掩星观测，在掩星接近尾声时，天基载荷按照预定的观测计划将按其指向方向移动到下一颗恒星继续进行掩星观测。由于高温使得蓝星的辐射能量更多地集中在较短波长的紫外线和蓝光区域，而太阳的辐射峰值位于可见光的黄光区域。由于蓝星的辐射能量更强，并且集中在较短波长的光谱区域，因此其光谱信号相对较亮，所以蓝星的光谱在可见光谱范围内通常比太阳的光谱要亮得多。不同的蓝星恒星可能具有不同的光谱特征和辐射强度，这取决于其具体的物理特性、温度和化学成分。因此采取对类似蓝星这类的恒星进行掩星观测解决阴影区观测困难和阴影区信噪比低的问题，从而实现全天候观测，对于天体周期性变化、突发事件、大气的长期演化等方面获得更全面、连续的数据。
技术实现思路
1、鉴于此，有必要针对现有技术中存在的缺陷提供可解决阴影区观测困难的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统及探测方法。
2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
3、本申请目的之一，提供一种全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，包括：全景相机(1)、准直单元(2)、第一偏振片(3)、声光可谐调滤波器(4)、第二偏振片(5)、成像单元(6)及探测器(7)，其中：
4、所述全景相机(1)将入射的光束形成环形掩星视场，经所述全景相机(1)出射的光束经所述准直单元(2)入射到所述第一偏振片(3)，经所述第一偏振片(3)的光束形成线偏振光，所述线偏振光入射进入所述声光可谐调滤波器(4)，经所述声光可谐调滤波器(4)调制后光束只产生+1级衍射光并入射进入所述第二偏振片(5)，经所述第二偏振片(5)吸收未衍射的零级光再经所述成像单元(6)成像于所述探测器(7)上，所述探测器(7)接收环形掩星视场的光谱信号。
5、在其中一些实施例中，所述全景相机(1)包括全景环形透镜(11)及中继镜组(12)，所述全景环形透镜(11)的外侧环形区域用于引入环形掩星视场，所述环形掩星视场的光束经所述全景环形透镜(11)反射后，由所述中继镜组(12)将其成像于像面(13)上，所述像面(13)的成像区域为环形视场。
6、在其中一些实施例中，所述环形掩星视场的掩星径向方向对应着不同掩星高度，环形影像对应着360°全方位的大气数据。
7、在其中一些实施例中，所述环形掩星视场的光束为自然光，波长为200-1100nm，带宽900nm。
8、在其中一些实施例中，所述第一偏振片(3)与所述第二偏振片(5)正交设置。
9、本申请目的之二，提供了一种所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统的探测方法，包括下述步骤：
10、所述全景相机(1)将入射的光束形成掩星视场，经所述全景相机(1)出射的光束经所述准直单元(2)入射到所述第一偏振片(3)；
11、经所述第一偏振片(3)的光束形成线偏振光，所述线偏振光入射进入所述声光可谐调滤波器(4)；
12、经所述声光可谐调滤波器(4)调制后光束只产生+1级衍射光并入射进入所述第二偏振片(5)；
13、经所述第二偏振片(5)吸收未衍射的零级光再经所述成像单元(6)成像于所述探测器(7)上，所述探测器(7)接收掩星视场的光谱信号。
14、在其中一些实施例中，所述全景相机(1)包括全景环形透镜(11)及中继镜组(12)，所述全景环形透镜(11)的外侧环形区域用于引入环形掩星视场，所述环形掩星视场的光束经所述全景环形透镜(11)反射后，由所述中继镜组(12)将其成像于像面上，所述像面的成像区域为环形视场。
15、在其中一些实施例中，所述环形掩星视场的光束为自然光，波长为200-1100nm，带宽900nm。
16、在其中一些实施例中，所述第一偏振片(3)与所述第二偏振片(5)正交设置。
17、本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
18、本申请提供的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统及探测方法，所述全景相机(1)将入射的光束形成环形掩星视场，经所述全景相机(1)出射的光束经所述准直单元(2)入射到所述第一偏振片(3)，经所述第一偏振片(3)的光束形成线偏振光，所述线偏振光入射进入所述声光可谐调滤波器(4)，经所述声光可谐调滤波器(4)调制后光束只产生+1级衍射光并入射进入所述第二偏振片(5)，经所述第二偏振片(5)吸收未衍射的零级光再经所述成像单元(6)成像于所述探测器(7)上，所述探测器(7)接收环形掩星视场的光谱信号，本申请通过采用全景相机(1)实现掩星大视场的采集，同时采用声光可谐调滤波器(4)结合线偏振片方案接收全景相机传输的圆环型光信号，实现了全波段的快速谐调、低杂光、不同光谱高分辨率成像，在减少光谱仪器体积重量的同时提高了整机探测效率，具有多方位、多模式、高光谱探测的优点。
19、本申请提供的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统及探测方法，天本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，其特征在于，包括：全景相机(1)、准直单元(2)、第一偏振片(3)、声光可谐调滤波器(4)、第二偏振片(5)、成像单元(6)及探测器(7)，其中：
2.如权利要求1所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，其特征在于，所述全景相机(1)包括全景环形透镜(11)及中继镜组(12)，所述全景环形透镜(11)的外侧环形区域用于引入环形掩星视场，所述环形掩星视场的光束经所述全景环形透镜(11)反射后，由所述中继镜组(12)将其成像于像面(13)上，所述像面(13)的成像区域为环形视场。
3.如权利要求2所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，其特征在于，所述环形掩星视场的掩星径向方向对应着不同掩星高度，环形影像对应着360°全方位的大气数据。
4.如权利要求2所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，其特征在于，所述环形掩星视场的光束为自然光，波长为200-1100nm，带宽900nm。
5.如权利要求1所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，其特征在于，所述第一偏振片(3)与所述第二偏振片(5)正交设置。
6.一种如权利要求1所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统的探测方法，其特征在于，包括下述步骤：
7.如权利要求6所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统的探测方法，其特征在于，所述全景相机(1)包括全景环形透镜(11)及中继镜组(12)，所述全景环形透镜(11)的外侧环形区域用于引入环形掩星视场，所述环形掩星视场的光束经所述全景环形透镜(11)反射后，由所述中继镜组(12)将其成像于像面(13)上，所述像面(13)的成像区域为环形视场。
8.如权利要求7所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统的探测方法，其特征在于，所述环形掩星视场的光束为自然光，波长为200-1100nm，带宽900nm。
9.如权利要求6所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统的探测方法，其特征在于，所述第一偏振片(3)与所述第二偏振片(5)正交设置。
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【技术特征摘要】
1.一种全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，其特征在于，包括：全景相机(1)、准直单元(2)、第一偏振片(3)、声光可谐调滤波器(4)、第二偏振片(5)、成像单元(6)及探测器(7)，其中：
2.如权利要求1所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，其特征在于，所述全景相机(1)包括全景环形透镜(11)及中继镜组(12)，所述全景环形透镜(11)的外侧环形区域用于引入环形掩星视场，所述环形掩星视场的光束经所述全景环形透镜(11)反射后，由所述中继镜组(12)将其成像于像面(13)上，所述像面(13)的成像区域为环形视场。
3.如权利要求2所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，其特征在于，所述环形掩星视场的掩星径向方向对应着不同掩星高度，环形影像对应着360°全方位的大气数据。
4.如权利要求2所述的全景成像光谱仪掩星大气遥感探测系统，其特征在于，所述环形掩星视场的光束为自然光，波长为200-1100nm，带宽900nm。
5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：李博，张磊，蒋雪，邵英秋，李寒霜，顾国超，王晓旭，林冠宇，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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