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基于反射点源阵列的光学遥感卫星在轨辐射定标方法 被引量：2
1
作者 徐伟伟 张超 +4 位作者 陈卓 张黎明 李鑫 司孝龙 杨宝云 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2022年第1期98-107,共10页
针对场地辐射定标难以实现遥感器全动态范围自动化定标的问题,提出基于反射点源阵列的光学遥感卫星在轨定标方法,以“小”而“亮”的自动化点源作为参照目标,并以现场同步测量为主,辅以简化的辐射传输计算获取大气透过率与遥感器入瞳辐... 针对场地辐射定标难以实现遥感器全动态范围自动化定标的问题,提出基于反射点源阵列的光学遥感卫星在轨定标方法,以“小”而“亮”的自动化点源作为参照目标,并以现场同步测量为主,辅以简化的辐射传输计算获取大气透过率与遥感器入瞳辐亮度,根据多能级反射点源阵列设置与系统点扩散函数检测,线性回归法提取点源目标响应统计值,实现高分辨率光学遥感卫星在轨调制传递函数检测与全动态辐射定标。试验结果表明,基于反射点源阵列的在轨调制传递函数检测结果与刃边法差异优于5.0%,辐射定标结果与灰阶靶标法差异优于4.0%,不确定度优于3.0%,反射点源阵列法有望在全谱段范围内实现高分辨率光学遥感卫星的辐射与几何综合定标。 展开更多
关键词 辐射定标 反射点源阵列 点扩散函数/调制传递函数 大气透过率 航天遥感
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基于六轴机器人的BRDF绝对测量装置标校方法研究
2
作者 斯鹏飞 张黎明 +5 位作者 黄文薪 陈洪耀 李佳伟 张志远 杨宝云 王戟翔 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期707-719,共13页
高精度双向反射分布函数(BRDF)绝对测量装置可用于星上定标漫反射板等漫反射参照体BRDF的绝对测量,其转角的不确定度是整个装置不确定度的主要来源之一。通过对各部件几何位置的标校降低BRDF绝对测量装置转角的不确定度,可有效降低BRDF... 高精度双向反射分布函数(BRDF)绝对测量装置可用于星上定标漫反射板等漫反射参照体BRDF的绝对测量,其转角的不确定度是整个装置不确定度的主要来源之一。通过对各部件几何位置的标校降低BRDF绝对测量装置转角的不确定度,可有效降低BRDF绝对测量的不确定度,具有重要的意义。根据BRDF绝对测量装置的特点,以串联式六轴机器人为测量工具,以固定于中空分度盘的积分球光源出射的光束作为指示,开发了一整套BRDF绝对测量装置各部件几何位置的标校方法,最后基于镜反射实验验证了转角的精度优于0.05°,满足应用需求。该方法不仅测量精度高,而且大大简化了装调过程,实现了无接触式标校,为类似装置的标校提供了参考。 展开更多
关键词 几何光学 转角不确定度 六轴机器人 双向反射分布函数 标校
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级联积分球辐射源角度均匀性研究
3
作者 查广平 吴浩宇 +1 位作者 李健军 袁银麟 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期481-487,共7页
为了设计和制造高角度均匀性的积分球辐射源,需要提供优化的设计参数。基于空腔的辐射传输理论,建立了基于级联积分球结构的发光单元光出射度分布的仿真模型,并获得了朗伯型发光单元安装位置和级联积分球辐射源角度均匀性之间的关系。... 为了设计和制造高角度均匀性的积分球辐射源,需要提供优化的设计参数。基于空腔的辐射传输理论,建立了基于级联积分球结构的发光单元光出射度分布的仿真模型,并获得了朗伯型发光单元安装位置和级联积分球辐射源角度均匀性之间的关系。仿真结果表明:理想情况下,采用2个朗伯型级联子球作为发光单元,对称安装在与级联积分球辐射源出光口法线方向成10°夹角位置时,通过球心与出光口法线方向成±20°夹角观测区域内的角度均匀性可以达到0.03%的水平。最后,通过实验测量级联子球在30°夹角位置时级联积分球辐射源的角度均匀性,发现实验结果与仿真结果接近一致。因此,通过优化发光单元的类型和安装位置,可以有效提升积分球辐射源的角度均匀性。 展开更多
关键词 积分球设计 角度均匀性 计算机仿真 反射辐亮度
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高温环境下红外热像仪热防护系统的设计与优化
4
作者 席志远 施海亮 +3 位作者 曹家升 孙熊伟 王先华 王济乐 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期110-121,共12页
针对高温高湿工业环境中红外热像仪的热防护需求,文中提出一种融合被动隔热与主动对流换热的热防护结构。通过采用低热导率聚四氟乙烯作为外壳材料,结合优化设计的圆形散流器(导叶角度θ=55°、扩散圆直径D1=40 mm、导叶长度L=10 m... 针对高温高湿工业环境中红外热像仪的热防护需求,文中提出一种融合被动隔热与主动对流换热的热防护结构。通过采用低热导率聚四氟乙烯作为外壳材料,结合优化设计的圆形散流器(导叶角度θ=55°、扩散圆直径D1=40 mm、导叶长度L=10 mm),显著增强结构内部对流换热性能。基于计算流体力学模拟(CFD)与实验验证,优化后结构对流传热系数提升至78.07 W·m^(-2)·K^(-1),热像仪表面最高温度由42.6℃降至33.75℃,并提升了温度分布均匀性。模拟了在夏季最高气温38℃条件下,热像仪温度稳定于42.35℃,满足多种室温条件下的运行要求。实验结果与数值模拟结果有较高的一致性,二者最大相对误差为5.92%。研究结果表明,该结构通过协同优化材料热特性与流场分布,有效解决了高温密闭环境中光学仪器的热防护难题,为红外热像仪在高温工业场景的应用提供了重要技术支持,同时也为类似设备的热防护设计提供了借鉴思路。 展开更多
关键词 热防护 红外热像仪 散流器 强迫空气对流换热
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海面目标高分辨率卫星成像仿真方法 被引量：1
5
作者 宋波 方薇 +3 位作者 杜丽丽 崔文煜 王涛 易维宁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期512-525,共14页
海洋目标高空间分辨率遥感成像仿真技术在海面目标探测识别等方面得到了广泛应用。舰船与海水流体交互作用在高分辨率下得以显现,对其产生的复杂流场辐射模拟是成像仿真的主要难点。重点研究了舰船航行过程中与海水交互产生的流场几何... 海洋目标高空间分辨率遥感成像仿真技术在海面目标探测识别等方面得到了广泛应用。舰船与海水流体交互作用在高分辨率下得以显现,对其产生的复杂流场辐射模拟是成像仿真的主要难点。重点研究了舰船航行过程中与海水交互产生的流场几何形态和物性变化,提出了与海面方向辐射特性的耦合作用模型及海洋目标高分辨率遥感成像仿真方法。通过频谱分析的方法构建海面三维模型,使用计算流体力学的方法构造了船只航行流场的三维几何模型。根据海面组分分布的不同将其辐射特性与三维结构关联,构建了亚米级海洋场景三维辐射模型。通过辐射传输计算、场景内部多次反射模拟及大气影响和传感器效应仿真,最终得到观测条件下的卫星遥感图像。结果表明,将GF-6卫星全色波段实测图像与相同成像条件下的仿真图像对比,图像均值的误差为9.17%,标准差误差为9.21%,在平均灰度值、灰度分布、纹理细节等方面都具有较好的一致性,可以较真实地模拟高分辨率卫星成像下的海洋目标场景。 展开更多
关键词 高空间分辨率 海洋场景 舰船航行流场 三维辐射模型 遥感成像仿真
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基于振镜的准直光源功率稳定控制器 被引量：4
6
作者 肖岚 袁银麟 +3 位作者 翁建文 孟凡刚 康晴 李健军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第24期3189-3197,共9页
针对特殊准直光源的稳定性控制需求,提出一种基于振镜的激光功率稳定控制方法。将石英片与振镜连接固定,采用入射光角度与透过率的关系作为信号调节原理,当振镜带动石英片旋转时,对石英片透射的光信号大小进行调节。基于菲涅尔定律,开... 针对特殊准直光源的稳定性控制需求,提出一种基于振镜的激光功率稳定控制方法。将石英片与振镜连接固定,采用入射光角度与透过率的关系作为信号调节原理,当振镜带动石英片旋转时,对石英片透射的光信号大小进行调节。基于菲涅尔定律,开展平板玻璃旋转角度与透过率参数分析,论证旋转角度范围等参数,为实现光源的功率稳定提供输出参数支持。利用监视反馈探测器进行实时数据监测和反馈。通过PID算法,对监视探测器信号与参考调节功率对应电压的误差进行调制,实现对振镜输出角度的准确调节。采用该功率稳定器对He-Ne 632.8 nm激光器进行了稳功率实验,并采用Trap探测器进行功率输出的实验验证。试验结果表明:经过功率稳定控制后的激光器稳定性:其标准离差率CV为0.016%(1 800 s),其峰峰起伏SV为±0.042%(1 800 s)。峰峰起伏S_(V)降至激光器自由运行时约为1/8.79,标准离差率C_(V)改善1/13.76,稳定性得到了较好的改进。 展开更多
关键词 激光功率稳定 振镜 菲涅尔定律 反馈控制
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高空光谱辐亮度仪的光机设计与实验分析
7
作者 康祝海 李新 +2 位作者 刘恩超 张权 郑小兵 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期888-898,共11页
针对现阶段星载遥感器高精度定标的需求,研制了高空光谱辐亮度仪,可应用于辐亮度法替代定标,提升定标精度。该仪器光谱范围为400~2500 nm,搭载在高空气球平台上能够在18~35 km高空中直接对地测量反射辐亮度。该仪器光机系统主要由前置... 针对现阶段星载遥感器高精度定标的需求,研制了高空光谱辐亮度仪,可应用于辐亮度法替代定标,提升定标精度。该仪器光谱范围为400~2500 nm,搭载在高空气球平台上能够在18~35 km高空中直接对地测量反射辐亮度。该仪器光机系统主要由前置一体式镜筒、色散模块和光机温控模块组成。为了验证该高空光谱辐亮度仪的可靠性与测量数据的准确性,在青海大柴旦开展了该仪器与美国Spectra Vista公司SVC光谱仪的比对实验以及高空飞行实验。实验结果表明:在地面测量中两台仪器所测辐亮度具有良好的一致性,二者偏差普遍在±1%以内,最大偏差在±3.5%以内;在高空飞行实验中,研制的辐亮度仪在25 km高空中平稳飞行6 h,获得了高空测量辐亮度,各模块与探测器温度均稳定保持在设定值。实验结果验证了整个仪器的可靠性,表明所研制的辐亮度仪满足对卫星遥感器的高精度定标需求,适合于高空高精度测量。 展开更多
关键词 遥感 光机设计 辐亮度基法 高空
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太阳光谱辐照度仪光机系统设计 被引量：1
8
作者 黄雄豪 王洋 +4 位作者 李新 张艳娜 刘恩超 张权 郑小兵 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期806-814,共9页
为高精度监测太阳光谱辐照度变化,设计一款高精度太阳光谱辐照度仪用于获得太阳光谱辐照度数据。该辐照度仪设计了三种光路完成性能指标,其主光路用于测量光谱辐照度,参考光路用于波长标定,太阳跟踪光路用于室外精密跟踪太阳。详细介绍... 为高精度监测太阳光谱辐照度变化,设计一款高精度太阳光谱辐照度仪用于获得太阳光谱辐照度数据。该辐照度仪设计了三种光路完成性能指标,其主光路用于测量光谱辐照度,参考光路用于波长标定,太阳跟踪光路用于室外精密跟踪太阳。详细介绍了辐照度仪主光路的设计,主光路采用Féry棱镜进行色散与会聚,辐照度仪入射狭缝通过Féry棱镜成像到棱镜焦平面。通过旋转棱镜,在辐照度仪焦平面通过两个单元探测器获得380~2500 nm光谱辐照度。通过理论分析和实验验证,在380~2500 nm光谱范围内仪器的光谱分辨率小于40nm。采用标准灯对太阳光谱辐照度仪进行光谱响应范围验证,结果表明仪器的光谱范围满足测量需求。 展开更多
关键词 几何光学 太阳光谱辐照度仪 光学设计 Féry棱镜
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宽谱段Czerny-Turner光谱仪设计 被引量：4
9
作者 李世文 郑小兵 翟文超 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期293-306,共14页
为满足宽波段高光谱Czerny-Turner结构光谱仪的要求,基于像差理论,一方面通过光栅产生的像散补偿球面反射镜的像散,另一方面通过柱面镜引入相反像散补偿剩余像散,达到全波段消像散的要求,从而提高Czerny-Turner结构光谱仪成像系统的分... 为满足宽波段高光谱Czerny-Turner结构光谱仪的要求,基于像差理论,一方面通过光栅产生的像散补偿球面反射镜的像散,另一方面通过柱面镜引入相反像散补偿剩余像散,达到全波段消像散的要求,从而提高Czerny-Turner结构光谱仪成像系统的分辨率。首先理论推导出光栅和柱面镜补偿像散的基础公式,并基于此分别设计出波段为900~1700 nm和1700~2500 nm全波段消像散的Czerny-Turner光谱仪成像系统,随后通过前置光路将两部分组合,从而实现波段范围在900~2500 nm的消像散Czerny-Turner结构光谱仪成像系统。此光谱仪系统全波段分辨率小于10 nm,物方数值孔径0.07,全波段点列图均方根半径小于4μm。ZEMAX的优化分析表明,该光谱仪在全波段范围内不仅达到消像散要求,而且具有较好的成像质量。 展开更多
关键词 光学工程 Czerny-Turner结构 消像散 柱面透镜 光谱仪
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卫星PSAC载荷陆地观测中气溶胶和地表参数的信息量分析
10
作者 樊依哲 孙晓兵 +2 位作者 提汝芳 黄红莲 刘晓 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期770-784,共15页
针对卫星载荷大气校正仪分系统PSAC在陆地上空气溶胶反演领域的应用需求,基于最优化反演框架,引入信息量和后验误差分析方法,讨论了不同观测模式下气溶胶和地表参数的信号自由度(DFS)的观测角度依赖性,给出了气溶胶和地表参数的后验误... 针对卫星载荷大气校正仪分系统PSAC在陆地上空气溶胶反演领域的应用需求,基于最优化反演框架,引入信息量和后验误差分析方法,讨论了不同观测模式下气溶胶和地表参数的信号自由度(DFS)的观测角度依赖性,给出了气溶胶和地表参数的后验误差。在此基础上,分析了气溶胶和地表参数的DFS随光学厚度(AOD)和地表反射率的变化趋势。研究表明:1)不同的观测几何下,气溶胶参数总的DFS有很大差异,反演气溶胶参数的最优散射角范围是140°~180°;2)任意观测角度,细粒子为主的细模柱浓度v_(0)^(f),粗粒子为主的气溶胶柱浓度v_(0)^(f)和v_(0)^(c)能被反演出来,谱分布部分参数以及折射指数部分参数在大散射角能被反演获得;3)对不同AOD和地表反射率下参数的DFS分析,偏振信息的增加有助于亮地表下气溶胶参数的反演,增加短波红外波段能提升在AOD高值条件下对地表参数的获取能力。 展开更多
关键词 偏振扫描大气校正仪(PSAC) 偏振遥感 短波红外 气溶胶 信息量分析 最优估计反演
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