[发明专利]用于深空探测成像光谱仪的在轨多溯源光谱辐射定标方法

说明书

本发明公开一种用于深空探测成像光谱仪的在轨多溯源光谱辐射定标方法，该方法步骤如下：(1)当环绕器抵达环绕器轨道的远天体轨道时，进行对日定标；(2)对日定标数据采集完成后，进行对冷空间及积分球定标；(3)扣除对日定标辐射数据与对积分球定标辐射数据中的暗背景，分别计算光谱辐射定标系数。用对日定标的光谱辐射定标系数校准对积分球定标的辐射定标系数；(4)环绕器抵达近天体轨道，同时采集成像光谱数据与暗背景数据；(5)用所得在轨光谱辐射定标系数将成像光谱数据转换为辐射亮度。本方法克服了因积分球辐射强度的定标系数偏移，保证了在轨辐射定标的实时性、持续性与数据的准确性。

技术领域

本发明涉及深空探测技术领域，特别是涉及一种适用于深空探测成像光谱仪的在轨多溯源光谱辐射定标的方法。

背景技术

高光谱成像技术是一种既可以获取探测目标的二维空间信息，又能获取探测目标的多谱段光谱信息的图谱合一的成像技术。成像光谱技术具有探测能力强、识别能力强等优势，不仅在食品安全、医学诊断、矿产资源、军事国防等领域广泛应用，而且也广泛应用于深空探测领域。近些年来，国内外先后发射了多颗搭载成像光谱仪的环绕器，这些环绕器在对月球、小行星、天体星等天体物质成分探测中发挥了不可替代的作用。

辐射定标是物质成分光谱数据定量化的至关重要的一环，辐射定标的质量直接影响着物质成分光谱信息的质量。辐射定标可以将成像光谱仪获取的图像信号值转换为具有物理意义的辐射亮度。通过对探测目标图像信号值的反演，可以获取反映目标物质成分的反射率光谱或发射率光谱。经过长期的研究和实践，在对地观测领域中逐渐形成了以实验室定标、场地定标、在轨定标、交叉定标等方法为主的辐射定标体系，保证了对地观测领域中成像光谱数据定量化的顺利实施。深空探测与对地观测的场景有很大的区别，深空探测难以实施需要多个载荷的交叉定标，更无法实施场地定标这种需要现场同步测量的定标方式。这就导致了在轨定标几乎成为了深空探测成像光谱仪在环绕器发射后辐射定标的唯一方式。在在轨辐射定标中，太阳常常作为辐射定标的标准源，冷空间定标通常作为获取背景辐射的主要方式。然而，由于受环绕器轨道周期，成像角度，环绕器载荷设计等因素的影响，成像光谱仪无法连续不断地对太阳进行定标。因此，本发明提出了一种对太阳、积分球、冷空间定标相结合的在轨在轨辐射定标方法。

发明内容

针对现有的技术空白和缺点，本发明所要解决的技术问题是提供一种效果更好的适用于深空探测成像光谱仪的在轨辐射定标方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种适用于深空探测成像光谱仪的在轨辐射定标方法，基于对日定向模式101、对日调整过程102、对日定标过程 103、对冷空间调整过程104、对冷空间与积分球定标过程105、环绕器106、光纤108、成像光谱仪107、太阳定标探头109、积分球110其特征在于包括以下步骤：

(1)在环绕器106抵达环绕器轨道的远天体轨道时，此时环绕器106接近太阳112，处于对日定向模式101；

(2)在环绕器106处于对日调整过程102时，制冷机调整温度至工作温度，环绕器106通过姿态调整，让太阳定标探头109对太阳112；

(3)待环绕器106姿态稳定后，进入对日定标过程103，成像光谱仪107 采集太阳光谱辐射数据，进行对日定标。定标像元响应太阳信号，成像的像元为暗背景；

(4)对日定标数据采集完成后，进入对冷空间调整过程104，环绕器106 再次进行姿态调整，让成像光谱仪107背向太阳112，待姿态稳定后，进入对冷空间与积分球定标过程105，成像光谱仪107采集暗背景数据及光谱仪内置积分球110光谱辐射数据，进行对冷空间及积分球定标。对冷空间成像时，成像像元及定标像元均为暗背景；积分球定标时，定标像元响应积分球的信号，成像的像元为暗电平；

(5)扣除对日定标光谱辐射数据与对积分球定标光谱辐射数据中的暗背景信号，计算对积分球定标的光谱辐射定标系数与对日定标的光谱辐射定标系数。以对日定标的辐射定标系数校准对积分球定标的辐射定标系数；