星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种星上灯‑板系统的光谱辐亮度的反演方法、装置及系统，其中的方法包括：S1、建立卤钨灯的光谱辐照度衰减模型，根据光谱辐照度衰减模型获取卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线；S2、将卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线与星上灯‑板系统的光谱辐亮度定标结果相乘，对星上灯‑板系统的光谱辐亮度进行在轨反演。本发明专利技术与现有反演方法相比，反演精度大约提升了一个数量级，能够极大提高地星上灯‑板系统的光谱辐亮度的反演精度。

【技术实现步骤摘要】
星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法、装置及系统
本专利技术涉及高光谱遥感辐射定标
，特别涉及一种星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法、装置及系统。
技术介绍
在气候研究领域，地球辐射收支平衡、全球气候变暖、灾害预报等问题的研究需要横跨数十年的稳定遥感定标数据来研究这些科研问题中遥感数据微小的变化。据研究表明，只有当反射太阳谱段的在轨辐射定标不确定度优于1％时才能满足需求。在反射太阳谱段，通常以卤钨灯和漫反射板构成星上灯-板系统，然而卤钨灯存在在轨衰减，导致星上灯-板系统的在轨辐射定标精度仅为5％左右，无法满足气候研究需求。因此，为提高星上灯-板系统的辐射定标精度，研究人员提出在若干波段将其光谱辐亮度在轨溯源于空间低温绝对辐射计，并通过若干波段的光谱辐亮度数据反演任意波段的光谱辐亮度(高光谱反演)。现有的对星上灯-板系统的光谱辐亮度进行高光谱反演的方法是根据光源的光谱辐亮度模型，利用若干波段的辐亮度数据，通过插值或曲线拟合的方法得到任意波段的辐亮度。这种方法的反演精度严重依赖于光谱辐亮度曲线的平滑性，仅在光谱辐亮度曲线非常平滑时才能够获得高精度的反演结果。但是星上灯-板系统中的漫反射板的光谱反射率并非十分平滑，导致光谱辐亮度曲线并不平滑，因此目前的反演方法难以满足星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演精度要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法、装置及系统，将卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线作为星上灯-板系统的光谱辐亮度衰减曲线，根据星上灯-板系统的光谱辐亮度衰减曲线的平滑性通过拟合的方式实现星上灯-板系统的光谱辐亮度的高光谱反演。为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：本专利技术提供一种星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法，包括如下步骤：S1、建立卤钨灯的光谱辐照度衰减模型，根据光谱辐照度衰减模型获取卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线；其中，卤钨灯的光谱辐照度衰减模型为：式(1)中，ζ(λ,T)为卤钨灯的光谱辐照度衰减模型，H(λ,T)为普朗克函数，ΔH(λ,T)为普朗克函数的增量，ε(λ,T)为卤钨灯的光谱发射率，Δε(λ,T)为卤钨灯的光谱发射率的增量，T为卤钨灯的灯丝温度，λ为卤钨灯的波长；S2、将卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线与星上灯-板系统的光谱辐亮度定标结果相乘，对星上灯-板系统的光谱辐亮度进行在轨反演。优选地，卤钨灯的光谱辐照度衰减模型的建立过程包括如下步骤：S110：建立卤钨灯的光谱辐照度的物理模型：E(λ,T)＝H(λ,T)·ε(λ,T)(2)；式(2)中，E(λ,T)为卤钨灯的光谱辐照度；S120：在卤钨灯的灯丝温度从T变为T+ΔT时，设定普朗克函数H(λ,T)和卤钨灯的光谱发射率的增量分别为ΔH(λ,T)和Δε(λ,T)，则根据卤钨灯的光谱辐照度的物理模型建立卤钨灯的光谱辐照度衰减模型。优选地，卤钨灯的光谱发射率ε(λ,T)＝B(T)·εW(λ,T)·εΔ(λ)；其中，εW为卤钨灯的光谱发射率、B(T)为表征卤钨灯的灯丝尺寸和测量距离的几何因子、εΔ(λ)为光谱发射率校正因子。优选地，将变为：在反射太阳谱段，在维恩近似1得到满足时，普朗克函数为：对式(4)两端进行差分得到普朗克函数的增量：则优选地，在式(1)中，卤钨灯的光谱发射率衰减曲线ai为待定系数。优选地，式(1)变为：本专利技术还提供一种星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演装置，包括：光谱辐照度衰减模型建立单元、光谱辐照度衰减曲线获取单元和光谱辐亮度反演单元；其中，光谱辐照度衰减模型建立单元用于建立卤钨灯的光谱辐照度衰减模型；其中，卤钨灯的光谱辐照度衰减模型为：式(1)中，ζ(λ,T)为卤钨灯的光谱辐照度衰减模型，H(λ,T)为普朗克函数，ΔH(λ,T)为普朗克函数的增量，ε(λ,T)为卤钨灯的光谱发射率，Δε(λ,T)为卤钨灯的光谱发射率的增量，T为卤钨灯的灯丝温度，λ为卤钨灯的波长，a0Lan均为待定系数；光谱辐照度衰减曲线获取单元用于根据光谱辐照度衰减模型获取卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线；光谱辐亮度反演单元用于将卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线与星上灯-板系统的光谱辐亮度定标结果相乘，对星上灯-板系统的光谱辐亮度进行在轨反演。本专利技术进一步提供一种星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演系统，包括：处理器、与处理器耦接的存储器；其中，存储器存储有用于实现上述星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法的程序指令；处理器用于执行存储器存储的程序指令对星上灯-板系统的光谱辐亮度进行在轨反演。本专利技术能够取得以下技术效果：将星上灯-板系统的光谱辐亮度衰减曲线近似为卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线，由卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线的平滑性可知，卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线也非常平滑，因此星上灯-板系统的光谱辐亮度衰减曲线也非常平滑。根据星上灯-板系统的光谱辐亮度衰减曲线的平滑性可实现星上灯-板系统的光谱辐亮度的高光谱反演，与现有反演方法相比，反演精度大约提升了一个数量级，能够极大提高地星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演精度。附图说明图1为根据本专利技术一个实施例的星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法的流程示意图。图2a和图2b分别为根据本专利技术一个实施例的在初始时刻和第t时刻时星上灯-板系统的光谱辐亮度曲线示意图。图3a和图3b分别为根据本专利技术一个实施例的星上灯-板系统的光谱辐亮度衰减曲线及测量精度示意图。图4为根据本专利技术一个实施例的去除测量精度较差波段的星上灯-板系统的光谱辐亮度衰减曲线示意图。图5a和图5b分别为根据本专利技术一个实施例的星上灯-板系统的光谱辐亮度衰减曲线的反演结果及反演误差示意图。图6为根据本专利技术一个实施例的星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演装置的结构示意图。图7为根据本专利技术一个实施例的星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演系统的结构示意图。其中的附图标记包括：反演装置1、光谱辐照度衰减模型建立单元11、光谱辐照度衰减曲线获取单元12、光谱辐亮度反演单元13、反演系统2、处理器21、存储器22。具体实施方式在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。卫星在轨运行时，由于星上灯-板系统的漫反射板位于卫星内部不被太阳光和高能粒子直射并且在非定标时段处于被保护状态，故其光谱衰减特性可忽略不计，因此星上灯-板系统的光谱辐亮度衰减曲线可以近似为卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线。由卤钨灯的光谱辐照度曲线的平滑性可知卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、建立卤钨灯的光谱辐照度衰减模型，根据所述光谱辐照度衰减模型获取卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线；其中，卤钨灯的光谱辐照度衰减模型为：/n

【技术特征摘要】
1.一种星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、建立卤钨灯的光谱辐照度衰减模型，根据所述光谱辐照度衰减模型获取卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线；其中，卤钨灯的光谱辐照度衰减模型为：



式(1)中，ζ(λ,T)为卤钨灯的光谱辐照度衰减模型，H(λ,T)为普朗克函数，ΔH(λ,T)为普朗克函数的增量，ε(λ,T)为卤钨灯的光谱发射率，Δε(λ,T)为卤钨灯的光谱发射率的增量，T为卤钨灯的灯丝温度，λ为卤钨灯的波长；
S2、将卤钨灯的光谱辐照度衰减曲线与星上灯-板系统的光谱辐亮度定标结果相乘，对星上灯-板系统的光谱辐亮度进行在轨反演。


2.根据权利要求1所述的星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法，其特征在于，卤钨灯的光谱辐照度衰减模型的建立过程包括如下步骤：
S110：建立卤钨灯的光谱辐照度的物理模型：
E(λ,T)＝H(λ,T)·ε(λ,T)(2)；
式(2)中，E(λ,T)为卤钨灯的光谱辐照度；
S120：在卤钨灯的灯丝温度从T变为T+ΔT时，设定普朗克函数H(λ,T)和卤钨灯的光谱发射率的增量分别为ΔH(λ,T)和Δε(λ,T)，则根据卤钨灯的光谱辐照度的物理模型建立卤钨灯的光谱辐照度衰减模型。


3.根据权利要求1所述的星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法，其特征在于，卤钨灯的光谱发射率ε(λ,T)＝B(T)·εW(λ,T)·εΔ(λ)；其中，εW为卤钨灯的光谱发射率、B(T)为表征卤钨灯的灯丝尺寸和测量距离的几何因子、εΔ(λ)为光谱发射率校正因子。


4.根据权利要求3所述的星上灯-板系统的光谱辐亮度的反演方法，其特征在于，将变为：



在反射太阳谱段，在维恩近似得到满...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚超，叶新，夏志伟，王玉鹏，贾瑞栋，方伟，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22