摘要：研究了航空多角度偏振辐射计的辐射定标方法,以消除其自身引入的偏振效应,提高偏振辐射计的测量精度。首先,根据引入仪器偏振效应的主要因素推导了含定标系数的仪器探测方程,由仪器在0°和90°两个状态下对同一信号的探测方程求解了定标系数表达式,并设计了仪器分别处于两个状态下获取信号、求解定标系数的定标方法。最后,分别针对非偏振光源和完全线偏振光源的测试数据求解了所有的定标系数,使用可调偏振度光源验证了偏振定标结果。结果显示,该仪器偏振测量精度不低于0.5%,满足仪器精度指标要求。

摘要：基于离轴三反的前置望远系统,结合分振幅同时偏振成像技术,设计了一种运用于卫星平台环境的高空间分辨率的同时偏振成像仪,能同时获取目标的斯托克斯偏振参数,为抑制海面耀光、海雾、大气辐射等干扰,提升探测目标对比度提供了一种有效手段,在进行动态目标探测方面具有明显优势。并以光学设计为输入进行详细结构设计。最后通过实验室整机性能测试,仪器的工作谱段500～700 nm,视场角8.5°×0.1°,空间分辨率为5 m@500 km,光学MTF>0.4@71.4 lp/mm,在高度角30°、反射率0.2的条件下,信噪比优于38 d B,偏振测量精度优于1%(P≤0.3),整机一阶模态195 Hz,结构能够承受发射时严苛的力学环境,具备良好的强度和刚度。整机性能满足实际使用需求。

摘要：我们知道,在许多场合经常要对数字脉冲信号进行分频。当只需要某一特定的分频次数时,可以设计专门的电路来实现。尽管这样,设计某些特定的分频器,如13、17次分频器,还是比较困难的。当需要多种次数的分频器时,这种设计方法往往要对每一种分频次数设计一种电路,这就使整个系统变得很复杂。本文提出一种用EPROM构成的可进行任意次数分频的分频器电路,它相对比较简单,易于实现。

摘要：海面耀光是海洋目标检测中的强干扰源,必须进行有效抑制。传统的通过单个平行偏振片抑制耀光的方法只能抑制耀光的s偏振分量,且抑制效果取决于太阳、探测器的几何位置,适用性非常有限,难以适应天基海洋观测需求。在分析耀光、海面目标的偏振特性基础上,利用目标与耀光背景的偏振特性差异设计了基于双线偏振片的可见光偏振检测系统,并在实验室内进行了实验验证。实验结果表明:在光源、成像系统天顶角均为65°的非布儒斯特角镜面反射条件下,目标相对耀光背景对比度为0.05,采用单个平行偏振片后对比度为0.45,而采用偏振方向呈45°的双线偏振片后对比度为0.9,偏振方向呈75°的双线偏振片后对比度为0.41。因此合理设计偏振方向的双线偏振片成像系统可有效抑制耀光干扰,提高目标与背景的对比度,有利于提高海面耀光背景下的目标检测效果。

摘要：分振幅型全Stokes同时偏振成像仪具有实时性好、空间分辨率高、精度高等优点,有很高的应用价值.分振幅型全Stokes同时偏振成像系统利用偏振分束器、1/2波片和1/4波片将入射光Stokes矢量调制在4幅图像中,可解析入射光Stokes矢量. 1/2波片和1/4波片的相位延迟误差对Stokes矢量测量精度有着不可忽略的影响.建立了包含上述两种误差的Stokes矢量测量误差方程,分析了1/2波片和1/4波片相位延迟耦合误差对自然光、0°/45°线偏光、左旋圆偏光等典型基态入射光的Stokes矢量测量误差的影响,推导了任意偏振态的Stokes矢量测量误差的表征方法.在邦加球球面和球内选取不同偏振度的Stokes矢量作为入射光进行仿真.结果表明, Stokes矢量测量误差和偏振度测量误差均随着入射光偏振度的增大而增大.选取入射光偏振度为1时的偏振测量精度评估系统.为满足2%的偏振测量精度, 1/2波片相位延迟误差应在±1.6°内, 1/4波片相位延迟误差应在±0.5°内.这对提高系统的偏振测量精度具有重要意义,为系统设计和研制提供了重要的理论指导.

摘要：地球大气与气候变化密切相关,且影响着人类健康和生态环境,大气监测具有重要意义。大气气溶胶散射辐射的偏振敏感性为光学偏振遥感技术应用于大气探测提供了新思路。结合我国航空遥感系统技术发展和环境大气遥感监测需求,提出了一种航空大气多角度偏振探测方法,突破集束式偏振光学系统设计和偏振定标等关键技术,研制了大气多角度偏振辐射计。首先,介绍辐射计偏振探测原理,讨论光学系统方案设计,分析辐射计多角度探测和定标精度对气溶胶柱浓度反演后验误差的影响;其次,利用标准偏振光发生器和绝对辐射定标系统,对辐射计偏振测量精度进行验证,并得到绝对辐射定标不确定度;再次,针对辐射计航空遥感模式,研发专门的多角度多光谱偏振探测数据处理系统;最后,开展外场实验分析,通过航空与地面同步观测实验,验证了辐射计各项指标。研究结果表明:辐射计的绝对辐射定标不确定度优于4%,偏振测量精度优于0.5%,同步比对站点的大气气溶胶光学厚度反演精度优于0.05。该辐射计获取的偏振数据可反演得到大气气溶胶光学厚度等参数,满足区域环境大气监测应用需求。

摘要：用于野外地物偏振光谱测量的偏振光谱仪,其偏振探测精度直接影响到地物偏振光谱信息获取的准确性,进而影响到目标偏振特性的解译水平。设计了适用于光栅光谱仪的偏振测量组件,将两种型号的光栅光谱仪改装成偏振光谱仪。基于可调偏振度光源验证偏振光谱仪的偏振光谱测量精度,首先分析了偏振光谱仪的偏振敏感性,然后给出了偏振光谱仪对可调偏振度光源输出不同偏振度谱的实验测量结果。实验结果表明:在460~920 nm波长范围之间,偏振光谱仪具有一定的偏振敏感性,加装退偏器之后,偏振光谱仪对输出光的测量偏振度与可调偏振度光源输入的标准偏振度具有很好的一致性,实测值与理论值的绝对误差均在2%以内,从而验证了两种型号的偏振光谱仪偏振测量组件设计的可行性,能够满足实验测量的要求。

摘要：为设计满足全球大气气溶胶监测需求的星载宽波段超广角探测光学系统,解决广角镜头的像面均匀性问题。根据性能要求选择了反远距的结构形式,对反远距广角镜头的前组角放大率参数与像差控制及后截距的关系进行了理论分析,并对影响像面照度的光瞳像差进行了分析,得到增大前组角放大率不是获取大光阑彗差的必要条件。通过低色散玻璃材料以及抛物面透镜的采用,设计出的光学系统光谱覆盖范围为443~910 nm,F数为4.5,全视场角为118.8°,畸变小于10%,各波段调制传递函数（MTF）大于0.75@20lp/mm。通过分别采用序列及非序列方法对该系统像面的相对照度进行了仿真分析,两种方法的结果一致,表明该系统像面照度的均匀性优于95%,各项指标满足要求。

摘要：为解决多角度偏振辐射计分孔径偏振测量的视场统一问题,并保证偏振测量精度。提出基于反射式望远系统的分孔径光路,并对选定的两镜扩束系统方案进行了初始结构参数的计算及系统优化。对反射镜镀银膜的新望远系统与透镜镀1/4波长氟化镁的原望远系统的偏振效应进行了模拟分析,望远系统偏振效应的模拟结果表明:基于银膜反射镜的新望远系统在波长最短的410 nm的偏振效应最大为0.258%,其他波段均低于0.1%,优于或与原系统相当。新望远系统能保证各波段视场统一并满足低偏振效应的条件,可替代原透射望远系统,并提出一种基于新望远系统的偏振探测方案。对新探测方案的优势进行了总结,指出了缺陷及应对措施,并对应用进行了分析。

摘要：卫星对地遥感观测中,云和冰雪地表是两个重要的观测对象,由于它们辐射特性的相似性,使得冰雪区域上空云检测存在困难。针对高光谱观测卫星(高分五号02星)偏振载荷的数据特征,本文设计了一套冰雪上空云检测算法。该算法利用高分五号偏振载荷大气气溶胶多角度偏振探测仪和高精度偏振扫描仪的在轨探测多角度多光谱偏振辐射数据,协同进行云检测。首先,通过氧A带吸收通道的表观压强检测进行云和冰雪的初步区分,在此基础上利用多角度偏振散射特性进行冰雪上空的水云检测,利用卷云波段检测提高了冰雪上空的卷云检测效果,最后通过对常用的NDSI归一化雪指数进行改进,提高了冰雪上空的冰云检测精度。以格陵兰岛和南极区域为例,进行了冰雪上空云检测实验,并与成像时间相近的MODIS产品云掩膜产品MOD35进行比对,一致性分别为83.3%和94.4%。结果表明,本文提出的算法能够有效检测冰雪上空的云像元。