[发明专利]一种星载辐射定标方法及其装置

说明书

本发明提供一种星载辐射定标方法及其装置，采用薄膜集光器在轨收集太阳发出的光束，分谱段聚焦至空间不同位置后，通过光纤束分为两路装卡定位到光纤定位与切换机构；通过光纤定位与切换机构切换绝对/相对辐射定标通道及模式，依据注入地面标定系数和轨道参数对应的太阳幅亮度，获得光学载荷绝对和相对定标系数。本发明提供的在轨辐射定标技术和装置方案不仅在微小光学遥感卫星技术领域具备应用潜力，还可应用于诸如海岸带观测成像光谱仪、海洋观测卫星、农林普查高光谱成像仪等传统中大型光学遥感卫星的在轨辐射定标，进一步提高光学载荷长期在轨辐射定标数据的准确性，提升定标灵活性。

技术领域

本发明涉及空间光学和辐射定标技术领域，具体涉及一种星载辐射定标方法及其装置。

背景技术

1、微小光学卫星的技术优势

随着技术发展，原来需要几吨甚至十几吨重的大型卫星来完成的观测任务，现在可以通过几颗、十几颗甚至几十颗微小光学卫星构成的星座来共同实现，这已经成为未来航天应用和光学遥感领域的重要发展趋势之一。相对于大型光学遥感卫星，微小卫星及其星座体系的优势主要体现在如下几方面：第一，研制周期非常短，发射简洁快速，且发射成本低，能够满足快速响应需求；第二，系统应用灵活，整体可靠性高，通过将一颗大卫星的任务分散为众多微小卫星来共同承担，可实现任务灵活增减与组合；第三，通过数量优势来实现星座编队的组网运行，可大幅度缩短整个卫星系统对地重访周期，提高时间分辨率；第四，从成本和效费比的角度分析，在保证任务功能的前提下，微小卫星可以大量使用商业货架产品与器件，有望大幅降低空间光学遥感卫星的研制和使用成本，进而拓展空天信息产品的应用领域。

2、开展微小光学卫星在轨辐射定标的目的和意义

通过对光学信号进行辐射量值的定标和溯源，可获得光学载荷的绝对辐亮度响应，给出遥感信息在不同波段内的电磁波对应地表物质的定量物理量。只有在这些定量物理量基础上，才能通过实验或者物理模型将遥感信息与地理学参量、生物学参量、目标属性等联系起来，并有针对性的开展定量反演工作。随着光学遥感技术的发展和应用需求不断拓展，与传统大型遥感卫星的应用场景类似，来自微小遥感卫星的遥感信息数据不仅可应用于定性或半定量的描绘地物目标的几何特征，还深入应用到定量化分析地面景物的生物属性、目标理化特性分析等精细化定量遥感领域。

微小卫星由定性几何成像走向定量化精细遥感的技术能力提升，有赖于辐射定标技术的支持，并且针对微小卫星光学载荷低功耗、轻量化、机动灵活的特点，在绝对和相对辐射定标和量值溯源传递方面提出了更高的精度和在轨稳定性要求。并且，为适应微小卫星搭载要求，对定标装置的重量、功耗等均提出了更加严苛的限制。

3、现有星载辐射定标技术的局限性

空间光学载荷辐射定标根据其研制和运行阶段不同可以分为实验室辐射定标、星上内定标和在轨辐射校正场定标三种主要定标方式，其中实验室辐射定标又包括光谱定标和辐射定标两方面，本发明属于辐射定标和星上内定标技术范畴。传统的星上内定标有基于天体的定标方法，或基于内置定标源传递的定标方法。按是否溯源到辐射量值基准划分，辐射定标可分为绝对辐射定标和相对辐射定标（又称平场校正）两种类别，本发明所提方法可实现光学载荷在轨绝对、相对辐射定标。