[发明专利]卫星遥感器在轨星上绝对辐射定标方法及系统

说明书

本发明提供了一种卫星遥感器在轨星上绝对辐射定标方法及系统，包括：根据仿真软件计算太阳光进入太阳光锥进而进入星上定标器的总辐射通量；采用模拟装置调节实验室内太阳模拟器，使得入射积分球内的光源具有同等的总辐射通量；测量经积分球匀光并经扩束系统扩束后光束的辐亮度并转化为反射率；将反射率及遥感器辐射输出计数值DN代入辐射定标公式，计算遥感器的在轨星上绝对辐射定标系数。本发明提供了一种新的在轨星上绝对辐射定标方法，该方法以进入星上定标系统太阳光锥，进而进入星上定标器的太阳光为辐射定标光源，定标频次大，定标精度高，避免了星上定标装置自身辐射性能衰减、大气条件变化及大气辐射传输模型精度的影响。

技术领域

本发明涉及星上定标方法技术领域，具体地，涉及一种卫星遥感器在轨星上绝对辐射定标方法及系统。

背景技术

搭载于卫星遥感器上的定标装置为基于内置定标灯的星上定标装置，详见图2。该定标装置由积分球、内置卤钨灯、太阳光锥及扩束系统构成。由于发射时的振动及相关元器件的老化，定标光源(内置卤钨灯)的辐射性能会随着时间而衰减，无法实现遥感器的在轨绝对辐射定标。因太阳光锥无挡板，遥感器每经过南极均会有太阳光进入定标器，为实现遥感器的高频次高精度在轨绝对辐射定标提供了可能。然而，卫星轨道存在漂移问题，每次进入定标器的能量大小均随卫星几何角度的变化而改变，增大了遥感器绝对辐射定标的难度。先前基于太阳光锥的星上定标研究中均把太阳光作为杂散光去除，仅依赖于内置定标灯给出遥感器长期相对变化趋势。本发明采用实验室内“太阳模拟器+积分球+扩束系统”装置模拟星上定标装置“太阳光锥+积分球+扩束系统”。运用STK仿真太阳光入射太阳光锥时的几何角度，根据TracePro仿真软件计算进入太阳光锥的辐射通量。通过“太阳模拟器+积分球+扩束系统”装置确定同等入射辐射通量对应的辐亮度，进而转化为反射率。根据反射率、遥感器的辐射输出DN值及定标公式，实现遥感器的在轨星上绝对辐射定标。遥感器的高精度在轨绝对辐射定标可提高遥感数据产品的定量化反演精度，提升遥感数据产品的应用能力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于太阳光锥的卫星遥感器在轨星上绝对辐射定标方法及系统。

根据本发明提供的一种基于太阳光锥的卫星遥感器在轨星上绝对辐射定标方法，包括如下步骤：

三维建模步骤：建立与真实卫星产品状态一致的三维机械模型；

BSDF测量步骤：测量真实卫星表面材料的BSDF特性，BSDF特性采用ABg模型模拟；

DN值获取步骤：获取星上定标文件(OBC文件)，提取辐射输出DN值，该DN值需去除冷空计数值，根据变化的DN值确定太阳光进入定标器的时间；

太阳光矢量确定步骤：根据STK仿真软件模拟太阳光进入星上定标器时的光矢量；

数据设置步骤：将三维机械模型导入TracePro仿真软件，设置卫星表面材料属性，根据太阳光矢量建立入射光源，仿真计算进入太阳光锥，进而进入定标器的太阳光总辐射通量；

模拟步骤：采用实验室内“太阳模拟器+积分球+扩束系统”装置模拟星上定标装置“太阳光锥+积分球+扩束系统”，调节实验室内太阳模拟器，太阳模拟器入射积分球内相同辐射通量时扩束系统出射辐亮度作为太阳光进入星上定标器产生的辐亮度；

计算步骤：根据辐亮度计算反射率，将反射率、遥感器的辐射输出DN值代入辐射定标公式，计算遥感器的在轨绝对辐射定标系数。

优选地，卫星表面材料的各向异性散射特性由双向散射分布函数BSDF描述，杂散光分析采用ABg模型模拟，采用最小二乘法计算模型A、B、g参数。

优选地，基于OBC文件，根据遥感器扫描星上定标器时的DN值变化计算太阳光进入星上定标器的时间，星上定标器开灯期间太阳光入射定标器时的DN值不予采用。

优选地，STK仿真软件根据最新卫星轨道报表模拟卫星真实在轨运行状态。