[发明专利]一种基于在轨基准星的辐射定标方法

说明书

本发明针对现有在轨绝对辐射定标精度不高的现状，提出一种基于基准星的在轨绝对辐射定标方法。通过基准星上的漫反射板将合适强度的太阳光反射到待定标遥感器上，摆脱了辐射传输路径上大气条件的影响，得到精确的入瞳辐亮度，进而得到精确的绝对定标系数。本发明中将太阳、基准星和待定标遥感器统一到地心坐标系中，便于得到三者之间的两两距离以及太阳光在基准星漫反射板表面的入射角和出射角，建立了从太阳到基准星再到待定标遥感器的辐射传递链路模型，最终完成定标。

技术领域

本发明属于在轨绝对辐射定标领域，具体设计一种基于基准星在轨绝对辐射定标方法。

背景技术

在遥感数据应用要求不断增加的情况下，进一步提高遥感数据定量化应用精度的诉求已得到普遍认可，遥感器辐射定标的重要性逐渐受到广泛共识，对辐射定标精度的要求也随之明显。

场地定标方式由于受到大气模型的影响以及地表反射率的影响，定标精度很难提高；以月球作为定标光源恒星定标由于尚未掌握月球表面反射光谱特性，因此月球尚不能用于绝对辐射定标,其他恒星的亮度均无法达到要求，目前尚无法用于辐射定标。为避免地表和大气对辐射定标精度的影响，早期的星载定标中采用内置灯的方式，该种方法采用人工光源，但是存在非全光路和与太阳光谱分布差异大等缺点，从而影响了定标精度。后期的星载定标回归到太阳本身，在轨漫反射板定标是将一块漫反射板搭载在卫星上，放置在遥感器的前端，但是这种定标方式中漫反射板只能供自身一个遥感器使用，一定程度上限制了定标的精度，同时也无法实现遥感器间的数据交换。

从国内外在太阳定标系统研制方面的发展现状中可以看出，早期的太阳定标系统，如国内的CBERS-1 IRMSS、FY-2C MCSR，美国的Landsat MSS和法国的SPOT HRV，存在三点缺陷：①只能实现部分系统或部分孔径定标，无法体现整个遥感器状态；②星上并未安装对太阳定标器状态进行监测的稳定性监测仪器；③太阳常数的变化是通过推算得出，并非通过实际监测获得。在后期的研究工作中，为实现全光路定标、全孔径定标及与太阳光谱分布最佳匹配，太阳漫射板式太阳定标方法受到广泛关注，并应用到地球资源和环境监测类载荷上。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有在轨绝对定标精度不高的现状，提供一种基于基准星的在轨绝对定标方法，建立了从太阳到基准星再到待定标遥感器的传递链路模型，摆脱了大气传输路径，能够得到精确的入瞳辐亮度，进而得到精确的绝对定标系数。本发明对该定标方案进行了建模和仿真分析。

本发明的技术方案是：一种基于在轨基准星的辐射定标方法，基准星是位于特定轨道上的具有郎伯反射特性的漫反射板，将太阳、基准星和待定标遥感器的空间坐标统一到地心坐标系中，并保持漫反射板始终垂直于遥感器的视轴方向，可以得到太阳和基准星、基准星和待定标遥感器之间的距离以及太阳光的入射角度，进而得到遥感器接受到的太阳辐亮度。

实现步骤如下：

(1)建立太阳在地心坐标系中的空间位置运动方程，得出太阳的位置矢量和速度矢量R_SUN、V_SUN；

(2)建立基准星和待定标遥感器在地心坐标系中的空间位置运动方程，分别得出基准星的位置矢量和速度矢量R_JZ、V_JZ，以及待定标遥感器的位置矢量和速度矢量R_RS、V_RS；

(3)根据步骤(1)和步骤(2)得到太阳、基准星、待定标遥感器由速度矢量和位置矢量组成，地心坐标系下的状态向量(R_SUN，V_SUN)、(R_JZ，V_JZ)、(R_RS，V_RS)，计算基准星和待定标遥感器的距离ΔS₁以及太阳和基准星之间的距离ΔS₂；