[发明专利]一种微纳高光谱卫星星座的在轨绝对辐射定标方法

说明书

本申请公开了一种微纳高光谱卫星星座的在轨绝对辐射定标方法，包括顾忌高光谱卫星多积分级数成像设计的辐射定标模型设计部分、高光谱数据积分级数归一化处理部分、顾忌高光谱卫星光谱响应函数的地面实测数据表观辐亮度计算部分和离散点最小二乘最优拟合参数求解部分。具有以下优点：构建了顾忌不同场地、不同积分级数的卫星高光谱传感器在轨辐射定标模型，基于全球自主辐射定标网（RadCalNet），利用4个定标场长时序地面自动观测数据，通过时空要素归一化处理，实现长序列观测数据在时间和空间维度的一致性，基于辐射传输模型进行绝对辐射定标参数离散点求解，最后利用最小二乘法拟合实现定标结果的优化。

技术领域

本发明是一种高光谱辐射定标方法，特别是针对多积分级数动态成像设计的多CMOS拼接微纳传感器在轨绝对辐射定标，提出了一种满足商业微纳卫星星座的顾及多积分成像模式和多CMOS拼接设计的传感器全球辐射定标网综合定标方法。

背景技术

绝对辐射定标是高光谱遥感数据定量反演的前提，数据的可靠性及定量化应用水平很大程度上取决于高光谱传感器在轨辐射定标精度和稳定性。

针对采用三片CMOS品字形拼接设计的物理分光高光谱卫星，如图1所示，每片CMOS分别对应各自的渐变光谱滤光片，各CMOS间响应差异较大，归一化定标难以满足高精度定标结果的要求；为满足高稳定辐射定标需求，以“珠海一号”高光谱卫星（OHS）在轨8颗为例，需完成24片CMOS独立定标，单一定标场很难实现卫星星座高频次定标要求，增加在轨辐射定标难度，如何实现微纳卫星星座快速定标成为必须面对的难题。

同时，微纳高光谱卫星受其成本限制，基本都没有携带星上定标装置，且多积分动态成像模式导致在轨成像条件不断动态变化，如图2所示，每一个波段可进行1-8级的成像线阵积分组合，每片CMOS的32个波段根据实际响应状态独立调整积分级数设置，使得传感器在轨辐射稳定性周期较短，需要高频次在轨绝对辐射定标才能满足高光谱卫星星座在轨稳定服务，现有定标方案难以满足多积分动态成像模式下稳定性定标需求。

综上所述，采用渐变式滤光片分光设计的高光谱卫星传感器，成像时每个波段可根据光照条件不同设置不同等级的积分级数，如何保证传感器滤光片间一致性，并精确标定不同积分级数的辐射响应特性，是微纳高光谱传感器在轨辐射定标需要解决的难题。同时，微纳高光谱卫星多CMOS拼接的物理分光传感器设计，片间辐射一致性存在差异，独立定标增加了定标难度和复杂性，微纳高光谱卫星在轨辐射稳定性相对不足，如何实现卫星星座的快速周期定标，是商业遥感服务的重大挑战。

基于以上特点，设计一种满足复杂条件的全时空要素星座在轨绝对辐射定标方法至关重要，是商业高光谱遥感卫星星座高质量商业化服务的重要前提。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种微纳高光谱卫星星座的在轨绝对辐射定标方法，构建了顾及不同场地、不同积分级数的卫星高光谱传感器在轨辐射定标模型，基于全球自主辐射定标网（RadCalNet），利用4个定标场长时序地面自动观测数据，通过时空要素归一化处理，实现长序列观测数据在时间和空间维度的一致性，基于辐射传输模型进行绝对辐射定标参数离散点求解，最后利用最小二乘法拟合实现定标结果的优化，从而满足卫星星座快速周期性定标的需求，用于支撑卫星星座在轨绝对辐射定标参数的周期性更新。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种微纳高光谱卫星星座的在轨绝对辐射定标方法，包括顾及高光谱卫星多积分级数成像设计的辐射定标模型设计部分、高光谱数据积分级数归一化处理部分、顾及高光谱卫星光谱响应函数的地面实测数据表观辐亮度计算部分和离散点最小二乘最优拟合参数求解部分。

进一步的，所述顾及高光谱卫星多积分级数成像设计的辐射定标模型设计部分包括以下步骤：