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星载微光遥感器外场辐射定标光源的研制和检测

Design and test of in-site radiometric calibration reference light source for spaceborne low light level remote sensors

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摘要

LED 外场辐射定标积分球光源基于辐射通量等效理论, 用于星载微光遥感器的在轨辐射 定标。 该定标光源采用 12 组峰值波长 670 nm 的 LED 密集阵列发光单元, 每组最大电功率 300 W, 辐亮度输 出达 到 5.2×10?2 W·cm?2·sr?1, 通过等效 辐射通量面积校 正后, 能够适用 于 10?9 W·cm?2·sr?1 量 级 的 微 光 通 道 在 轨 定 标 。 光 源 的 参 数 检 测 结 果 表 明 : 定 标 光 源 角 度 均 匀 性 在 ±30°以 内 优 于 99.6%, 平面均匀性优于 99.7%, 1 h 内稳定性优于 99.9%, 具有优良的辐射特性。 在敦煌中国遥感 卫 星 辐 射 校 正 场 对 VIIRS 微 光 通 道 进 行 了 在 轨 实 测 试 验 , 在 轨 响 应 结 果 为 8.27×10?9 W·cm?2·sr?1(含月光贡献和大气影响), 证明了该外场微光定标光源辐射量值设计的合理性。

Abstract

Aiming at on-orbit radiation calibration of spaceborne low-light-level remote sensor, an out-site radiation (LED) light source based on the theory of radiation flux equivalence is designed. The designed calibration light source uses twelve 670 nm pick-wavelength LED modules, with each LED module max power dissipation of 300 W, and the max output radiance over 5.2×10?2 W·cm?2·sr?1. Based on the calibrating area of equivalent radiation flux, it can be applied to the on-orbit calibration of low-light-level channels in the order of 10?9 W·cm?2·sr?1. The test results show that the planar uniformity of the source is better than 99.7% at the exit port, the angular uniformity is better than 99.6% within ±30° to the exit normal, and the stability of source is better than 99.9% within 1 h. In-orbit test of the low-light-level channel of VIIRS was carried out at the radiation correction field of Dunhuang Chinese remote sensing satellite, on-orbit response results was 8.27×10?9 W·cm?2·sr?1. (including moonlight contribution and atmospheric impact). The rationality of the design of the radiation value of the out-site low-light-level calibration light source proposed in this paper is proved.

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补充资料

中图分类号:O433;TN312.8

DOI:10.5768/jao202041.0103002

所属栏目:光学计量与测试

基金项目:国家自然科学基金(41605021); 安徽省自然科学基金(1708085QF131)

收稿日期:2019-07-15

修改稿日期:2019-11-12

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

甘 涛:中国科学院 通用光学定标与表征技术重点实验室, 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
袁银麟:中国科学院 通用光学定标与表征技术重点实验室, 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
翟文超:中国科学院 通用光学定标与表征技术重点实验室, 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
郑小兵:中国科学院 通用光学定标与表征技术重点实验室, 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
孟凡刚:中国科学院 通用光学定标与表征技术重点实验室, 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
吴浩宇:中国科学院 通用光学定标与表征技术重点实验室, 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031

联系人作者:甘涛(gantao22@mail.ustc.edu.cn)

备注:甘涛(1995?), 男, 硕士研究生, 主要从事先进辐射定标光源技术和高精度偏振定标方法的研究。

【1】ZHAO Xiaoran, SHI Hanqing, YANG Pinglv, et al. Inversion algorithm of PM2.5 air quality basedon nighttime light data from NPP-VIIRS[J]. Journal of Remote Sensing,2017,21(02):291-299.
赵笑然, 石汉青, 杨平吕, 等. NPP卫星VIIRS微光资料反演夜间PM_(2.5)质量浓度[J]. 遥感学报,2017,21(02):291-299.

【2】MA Shuo, HUANG Yunxian, YAN Wei, et al. Calibration of low-level light sensor using deep convective clouds[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves,2015,34(05):630-641.
马烁, 黄云仙, 严卫, 等. 基于深对流云的夜间微光传感器定标技术[J]. 红外与毫米波学报,2015,34(05):630-641.

【3】MILLS S. VIIRS day-night band (DNB) electronic hysteresis:characterization and correction[C]. SPIE Optical Engineering+Applications,San Diego California,United States, Earth Observing Systems XXI. 2016.

【4】YU Yue, HU Xiuqing, MIN Min, et al. NPP visible infrared image radiometer suit low-light image fusion algorithm for city light in mid-eastern China[J]. Laser &Optoelectronics Progress,2018,55(10):372-379.
余越, 胡秀清, 闵敏, 等. NPP/VIIRS微光图像融合中国中东部城市灯光算法[J]. 激光与光电子学进展,2018,55(10):372-379.

【5】QIU S, SHAO X, CAO C Y, et al. Feasibility demonstration for calibrating suomi-national polar-orbiting partnership visible infrared Imaging radiometer suite day/night band using dome C and greenland under moon light[J]. Journal of Applied Remote Sensing,2016,10:16-24.

【6】CHEN H D, XIONG X X, SUN C B, et al. Suomi-NPP VIIRS day-night band on-orbit calibration and performance[J]. Journal of Applied Remote Sensing, 2017, 11:19-36.

【7】QIAO Yanli, ZHENG Xiaobing, WANG Xianhua, et al.Whole-process radiometric calibration of optical remote sensors[J]. Journal of Remote Sensing,2006,10(5):616-623.
乔延利, 郑小兵, 王先华, 等. 卫星光学传感器全过程辐射定标[J]. 遥感学报,2006,10(5):616-623.

【8】ZHENG Xiaobing. High-accuracy radiometric calibration of satellite optical remote sensors[J]. Spacecraft Recovery& Remote Sensing,2011,32(5):36-43.
郑小兵. 高精度卫星光学遥感器辐射定标技术[J]. 航天返回与遥感,2011,32(5):36-43.

【9】CAO C, BAI Y. Quantitative analysis of VIIRS DNB nightlight point source for light power estimation and stability monitoring[J]. Remote Sensing, 2014, 6(12):11915-11935.

【10】YUAN Yinlin, XU Jun, ZHAI Wenchao, et al. Design and test of a spectrum-tunable integrating spheres reference light source with large exit aperture[J]. Acta Optica Sinica,2013,33(7):0712004-1-0712004-8.
袁银麟, 徐骏, 翟文超, 等. 大孔径可调光谱积分球参考光源研制和检测[J]. 光学学报,2013,33(7):0712004-1-0712004-8.

【11】XIE Ping, WU Haoyu, ZHENG Xiaobing, et al. Automatic directional radiometric testing system for large aperture integrating spheres[J]. Opt. Precision Eng.,2010,18(9):1943-1950.
谢萍, 吴浩宇, 郑小兵, 等. 大口径积分球辐出度分布自动测试系统[J]. 光学精密工程,2010,18(9):1943-1950.

【12】MA S. Calibration method of low light sensor based on bridge lights[J]. Journal of Atmospheric & Oceanic Technology,2016,33(6):1123-1134.

【13】JONN A J, HANS F K. Theory of the integrating sphere[J]. Journal of the Optical Society of America,1955,45(6):460-470.

【14】YANG Benyong, ZHANG Liming, SHEN Zhengguo, et al. Characteristic measurement of diffuser panel used for on-board calibration for satellite optical sensors[J]. Optics Precision Engineering,2009,17(8):1851-1858.
杨本永, 张黎明, 沈政国, 等. 光学传感器星上定标漫射板的特性测量[J]. 光学精密工程,2009,17(8):1851-1858.

【15】HU S S, MA S, YAN W, et al. Feasibility of a specialized ground light source for night-time low-light calibration[J]. International Journal Of Remote Sensing,2018, 39: 2543-2549.

引用该论文

GAN Tao,YUAN Yinlin,ZHAI Wenchao,ZHENG Xiaobing,MENG Fangang,WU Haoyu. Design and test of in-site radiometric calibration reference light source for spaceborne low light level remote sensors[J]. Journal of Applied Optics, 2020, 41(1): 140-144

甘 涛,袁银麟,翟文超,郑小兵,孟凡刚,吴浩宇. 星载微光遥感器外场辐射定标光源的研制和检测[J]. 应用光学, 2020, 41(1): 140-144

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