[发明专利]基于下行光传感器的太阳光谱辐射校正方法及相关设备

说明书

本发明属于太阳光谱辐射校正技术领域，提供了一种基于下行光传感器的太阳光谱辐射校正方法及相关设备，所述方法包括：建立以下行光传感器采集的光强值与下行光传感器相对太阳方向的旋转角、下行光传感器相对太阳方向的倾斜角、太阳光强以及环境光为关联参数的光强值模型；获取下行光传感器采集的一组实际数据，并根据实际数据对光强值模型进行标定，得到光强值模型的待定参数值；将实际数据与待定参数值代入光强值模型，并采用最小二乘法对光强值模型求解，得到关联参数最优解；利用带入了关联参数最优解的光强值模型对下行光传感器采集的光强值进行校正，输出校正光强值。本发明通过光强值的校正保证了物质光谱识别的准确性。

技术领域

本发明属于太阳光谱辐射校正技术领域，尤其涉及一种基于下行光传感器的太阳光谱辐射校正方法及相关设备。

背景技术

在自然阳光环境下，地面物体会反射太阳光，其反射通量及其光谱分布，随着太阳辐射通量及其光谱的变化而变化。相关研究表明，中低云对地面太阳辐射通量及其光谱分布有很大影响，高云的影响很小，在水汽和臭氧的敏感性试验中表明，水汽对地面近红外辐射的影响较大，而臭氧对可见和紫外辐射的影响较大，气溶胶对地面太阳辐射的影响仅次于大气的吸收作用；此外，太阳天顶角和地表反照率都会对地面太阳辐射通量及其谱分布产生重要影响。一般的，在自然阳光环境下，可通过机载或室外光谱相机，采集地物光谱，同时需要采集准确的太阳光谱，才能得到准确的地物反射率光谱，以进行后续分析及应用。因此，如何实时、准确地获取太阳光谱是进行地物光谱研究及应用的关键问题。

目前市售的下行光传感器，结构包含覆盖可见光到近红外18个波长的传感器单元，可以测得18个波长的光强数据，从而获得太阳的光谱，但是由于传感器结构缘故，当太阳与传感器的相对位置发生变化时，其测得的光强会发生明显变化，导致太阳光谱测试错误。由于太阳在一天中会不停变换位置，如果传感器应用在飞行器上，其自身位置与太阳光照的角度则会更容易发生变化，测试得到的太阳光的光谱也会更容易出现误差，导致对物质照片做光强校正失效。因此，现有技术中，利用下行光传感器实现的太阳光谱采集方法的主要缺点是太阳光强、光谱测试不准确，更进一步的原因是容易受到采集角度的影响。

发明内容

本发明实施例提供一种基于下行光传感器的太阳光谱辐射校正方法及相关设备，旨在解决传统的下行光传感器实现的太阳光谱采集方法的对于太阳光强、光谱测试不准确，容易受到采集角度影响的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种基于下行光传感器的太阳光谱辐射校正方法，所述太阳光谱辐射校正方法包括以下步骤：

建立以下行光传感器采集的光强值与所述下行光传感器相对太阳方向的旋转角、所述下行光传感器相对太阳方向的倾斜角、太阳光强以及环境光为关联参数的光强值模型；

获取所述下行光传感器采集的一组实际数据，并根据所述实际数据对所述光强值模型进行标定，得到所述光强值模型的待定参数值；

将所述实际数据与所述待定参数值代入所述光强值模型，并采用最小二乘法对所述光强值模型求解，得到关联参数最优解；

利用带入了所述关联参数最优解的所述光强值模型对所述下行光传感器采集的所述光强值进行校正，输出校正光强值。

更进一步地，定义所述下行光传感器采集的所述光强值为y，所述下行光传感器相对太阳方向的所述旋转角为α、所述下行光传感器相对太阳方向的所述倾斜角为β，所述太阳光强为e，所述环境光为b，所述待定参数值为P，其中，所述旋转角α与所述倾斜角β之间具有角度函数关系g，所述光强值模型满足以下关系式(1)：

y＝f(α,β,e,b)＝e·g(α,β|P)+b (1)。

更进一步地，所述旋转角α与所述倾斜角β互为余弦关系，所述角度函数关系g满足以下关系式(2)：

g(α,β|P)＝cos(α+p₁)+cos(β+p₂) (2)；