摘要：为高精度监测太阳光谱辐照度变化,设计一款高精度太阳光谱辐照度仪用于获得太阳光谱辐照度数据。该辐照度仪设计了三种光路完成性能指标,其主光路用于测量光谱辐照度,参考光路用于波长标定,太阳跟踪光路用于室外精密跟踪太阳。详细介绍了辐照度仪主光路的设计,主光路采用Féry棱镜进行色散与会聚,辐照度仪入射狭缝通过Féry棱镜成像到棱镜焦平面。通过旋转棱镜,在辐照度仪焦平面通过两个单元探测器获得380~2500 nm光谱辐照度。通过理论分析和实验验证,在380~2500 nm光谱范围内仪器的光谱分辨率小于40nm。采用标准灯对太阳光谱辐照度仪进行光谱响应范围验证,结果表明仪器的光谱范围满足测量需求。

摘要：随着紫外光谱探测技术的广泛应用,低成本便携式紫外-可见光谱仪成为该领域的研究热点。本文首先依据交叉型Czerny-Turner结构设计了便携式紫外光谱仪光路结构。其次,针对性研究了紫外光谱仪的关键器件:紫外探测器和闪耀光栅。利用Lumogen荧光材料和蒸镀成膜法制作镀膜紫外增强CCD,并分析了荧光薄膜在CCD表面的位置对分辨率的影响;从理论上分析了闪耀光栅对于紫外波段的多级衍射效率的影响,确定了紫外光谱仪对于闪耀光栅的选择。最后,研制的便携式紫外-可见光谱仪样机的性能测试结果表明,200 nm^900 nm波段、25μm狭缝宽度、600lp/mm、300 nm闪耀光栅配置下分辨率整体小于1.5 nm,200 nm^300 nm紫外波段的光谱响应度提高到20%,实现了便携式紫外-可见光谱仪的设计要求。

摘要：为了获得更高精度的目标光谱偏振特性,结合现有的标准探测器技术与偏振探测技术原理,研制了一种光谱偏振分析仪。采用连续等角度间隔旋转检偏器对目标信号进行强度调制,通过傅里叶级数算法能够显著降低检偏器定位误差引起的偏振度测量不确定度。利用优化设计的测量主光路和大动态范围线性优良的标准陷阱探测器,保证了偏振度测量精度。利用可更换窄带滤光片实现了光谱偏振度测量。经实验验证,在0.1~0.99偏振度的范围内,光谱偏振分析仪的测量不确定度为0.15%。

摘要：为实现高精度航天设备时序信号的地面检测,设计了一套基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的专用地面检测系统,时间数字转换电路(TDC)是该系统的关键部件。该电路采用数字内插技术,使用高频时钟直接计数进行“粗”测保证检测系统量程,再利用待测信号跳变沿锁存移相时钟电平状态进行“细”测提高测量精度。分析了测量误差来源并提出了相应解决办法。实验结果表明,该电路测量分辨率满足0.2 ns设计值,重复性引起的测量不确定度小于0.1 ns。

摘要：针对温度效应会影响太阳光度计观测结果且温度校正系数难以获取等问题,设计了一种基于热电制冷器(TEC)的全自动太阳光度计温控系统。介绍了自研全自动太阳光度计的整体设计,特别是温控系统设计,并分析了温度对探测器响应的影响。最后对该全自动太阳光度计进行了野外测试,在合肥地区与商用仪器CE318进行了同步观测比对,测试结果表明全自动太阳光度计反演的气溶胶光学厚度与CE318校正后的结果一致,偏差在0.01以内;在敦煌地区的长期测试结果表明,在温度变化较大的长期野外观测中,全自动太阳光度计温控系统均保持在(25±0.2)℃内,验证了温控系统设计的有效性和可靠性。

摘要：鉴于目前场地双向反射分布函数测量的非便携性和低效性,开展了基于多旋翼无人机的场地双向反射分布函数测量系统的研制。该系统主要由多旋翼无人机和可见-短波红外光谱仪组成,其中光谱仪的观测镜头由高精度无人机云台控制。光谱仪采用两个波段探测单元,整体光谱覆盖范围为400~1700nm,两个探测单元均以平场凹面光栅分光、线阵探测器探测信号,两个探测单元的光谱分辨率分别优于3nm和12nm。为验证基于多旋翼无人机的场地双向反射分布函数测量系统的综合性能,利用该测量系统对敦煌辐射校正场进行了地表方向特性测量。试验结果表明,该便携式测量系统可以大大提高场地双向反射分布函数的测量效率,为场地双向反射分布函数测量的未来发展提供了有益参考。

摘要：针对现阶段星载遥感器高精度定标的需求,研制了高空光谱辐亮度仪,可应用于辐亮度法替代定标,提升定标精度。该仪器光谱范围为400~2500 nm,搭载在高空气球平台上能够在18~35 km高空中直接对地测量反射辐亮度。该仪器光机系统主要由前置一体式镜筒、色散模块和光机温控模块组成。为了验证该高空光谱辐亮度仪的可靠性与测量数据的准确性,在青海大柴旦开展了该仪器与美国Spectra Vista公司SVC光谱仪的比对实验以及高空飞行实验。实验结果表明:在地面测量中两台仪器所测辐亮度具有良好的一致性,二者偏差普遍在±1%以内,最大偏差在±3.5%以内;在高空飞行实验中,研制的辐亮度仪在25 km高空中平稳飞行6 h,获得了高空测量辐亮度,各模块与探测器温度均稳定保持在设定值。实验结果验证了整个仪器的可靠性,表明所研制的辐亮度仪满足对卫星遥感器的高精度定标需求,适合于高空高精度测量。

摘要：云检测是遥感图像处理和应用的前提,针对遥感图像云检测的准确率容易受到薄云及似云地物影响的挑战,提出一种结合遥感影像灰度、纹理和频率特征的层次支持向量机云检测算法。该方法首先采用简单线性迭代聚类算法将遥感图像分割为像素块,再采用一种层次支持向量机分类器对遥感图像以像素块为单位进行云检测。层次支持向量机的第一层将像素块初步分为"云"和"地物"两类。层次向量机的第二层针对第一层分类的结果分别设计两个分类器进行进一步分类,并将分类后的结果合并为"厚云"、"薄云"、"地物"三类。最后,将分类结果进行膨胀处理,得到最终的云检测结果。选取高分一号WFV的RGB波段遥感图像进行实验,结果显示提出的新方法对实验图像的云检测平均准确率为95.4%,表明该方法可适用于多种场景下遥感图像的云检测,服务于遥感产品的生产和应用。

摘要：为了将偏振光谱强度调制(Polarization spectral intensity modulation,PSIM)技术应用于室外目标的偏振遥感测量,在PSIM偏振光谱仪实验室搭台实验基础上,开展了PSIM实验样机一体化集成设计.首先,将由格兰泰勒棱镜和两块高阶石英晶体延迟器构成的调制器按照原理要求集成安装成一个组件,再将该组件安装到光栅光谱仪的光学头部,完成PSIM偏振光谱仪系统的硬件一体化设计.利用交互式数据语言(Interactive data language,IDL)程序设计语言编写程序,将文件读写、数据处理及结果显示等功能集成在统一的用户界面中,实现了PSIM偏振光谱仪系统数据处理算法软件的一体化设计.最后,通过测量解析水平和垂直线偏振光的全Stokes矢量元素谱定性验证了实验样机的测量能力;利用偏振定标系统完成了集成实验样机的偏振定标.实验数据处理结果表明:实验样机能够实现待测光全Stokes矢量元素谱的同步获取;偏振定标盒输出光的全谱段偏振度值,实验样机的测量结果与理论输出结果间的最大误差约为0.003.实现了集成实验样机的设计目标.

摘要：为了从科学级面阵探测器中筛选出满足空间应用要求的具有高可靠性和稳定性的器件,针对星载面阵电荷耦合器件(CCD),开展了温度循环、随机振动及高温老炼等环境应力试验。设计了一套筛选专用的面阵CCD图像采集系统,并基于分段式均匀照明光源和连续可调谐均匀单色照明光源,对筛选前后面阵CCD的光电性能参数进行测试。通过对比筛选试验前后面阵CCD的暗电流、像元响应非一致性、量子效率及非线性误差等参数,分析面阵CCD的环境适应性,剔除早期失效或性能变化较大的探测器,从中筛选出性能最优的探测器,并将其应用于星载多角度偏振成像仪以进行大气遥感观测。试验结果表明,最终优选的探测器在筛选试验前后的量子效率最大变化为-2.56%,像元响应不一致性均小于3%,非线性误差均小于1%,筛选后暗电流为889.22 electron·(pixel·s^-1)^-1。研究结果为低等级面阵CCD筛选方法及CCD性能评估技术提供了重要参考。