基于恒星辐射稳定性的全天空极光成像仪辐射定标方法 
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Radiation Calibration of All-Sky Auroral Imager Based on Stellar Radiation Stability
1 西安电子科技大学电子工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国极地研究中心, 自然资源部极地科学重点实验室, 上海 200136
3 北京应用气象研究所, 北京 100029
图 & 表
图 1. 恒星分布图。(a)黄河站全天空图像;(b)Stellarium界面中的星空图
Fig. 1. Distribution of stars. (a) All-sky image of YRS; (b) star map in Stellarium
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图 2. 恒星的视运动轨迹及其坐标计算原理。(a)“织女一”的24 h视运动轨迹;(b)全天空图像中的恒星坐标计算原理图
Fig. 2. Visual motion track of stars and diagram of calculating stellar coordinates. (a) 24 h visual motion track of Vega; (b) diagram of calculating stellar coordinate in all-sky image
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图 3. 恒星邻域
Fig. 3. Stellar neighborhood
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图 4. 六颗恒星的数据对散点图
Fig. 4. Scatter plot of six stars data
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图 5. 2005年12月2日11:03:33—11:07:34 UT DMSP F16卫星穿越黄河站全天空成像仪视场事件。(a) DMSP卫星在全天空图像中的轨迹投影;(b)电子能谱图;(c) Keogram;(d)沉降电子能通量;(e)沉降电子平均能量;(f)极光激发度
Fig. 5. An event of DMSP F-16 satellite crossing all-sky field of view from 11:03:33 UT to 11:07:34 UT on December 2, 2005. (a) Trajectory of DMSP satellite projected onto all-sky images; (b) electron spectroscopy; (c) Keogram; (d) energy flux of precipitating electrons; (e) average energy of precipitating electrons; (f) auroral emission intensity
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图 6. 2005年12月19日10:49:50—10:52:20 UT DMSP F16卫星穿越黄河站全天空成像仪视场事件。(a) DMSP卫星在全天空图像中的轨迹投影;(b)电子能谱图;(c) Keogram;(d)沉降电子能通量;(e)沉降电子平均能量;(f)极光激发强度
Fig. 6. An event of DMSP F-16 satellite crossing all-sky field of view from 10:49:50 UT to 10:52:20 UT on December 19, 2005. (a) Trajectory of DMSP satellite projected onto all-sky images; (b) electron spectroscopy; (c) Keogram; (d) energy flux of precipitating electrons; (e) average energy of precipitating electrons; (f) auroral emission intensity
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表 12003年12月22日恒星的天顶角日变化
Table1. Diurnal variation of zenith angle of stars in December 22, 2003
| Number | Star | Diurnal variation of zenith angle |
|---|
| Minimum zenith angle /(°) | Maximum zenith angle /(°) |
|---|
| 1 | Dubhe | 17.19 | 39.35 | | 2 | Mirfak | 29.05 | 51.20 | | 3 | Capella | 32.92 | 55.07 | | 4 | Vega | 40.14 | 62.29 | | 5 | Kochab | 4.79 | 26.94 | | 6 | Mizar | 24.02 | 46.17 |
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表 22003年和2005年检测到的恒星星点数量
Table2. Number of star spots detected in 2003 and 2005
| Year | Star |
|---|
| Dubhe | Mirfak | Capella | Vega | Kochab | Mizar |
|---|
| 2003 | 2488 | 2316 | 700 | 371 | 2449 | 2093 | | 2005 | 2441 | 1343 | 482 | 923 | 4315 | 2106 |
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表 3各恒星2003年的亮度均值和2005年的探测器输出信号值均值
Table3. Average radiation intensity of each star in 2003 and average detector output signal value in 2005
| Item | Star |
|---|
| Dubhe | Mirfak | Capella | Vega | Kochab | Mizar |
|---|
| /Rayleigh | 114.2120 | 127.3730 | 572.8550 | 271.2808 | 103.0210 | 79.1181 | | /count | 106.5359 | 108.9025 | 477.2203 | 269.1365 | 91.7054 | 72.4376 | | c /(Rayleigh·count-1) | 1.0721 | 1.1696 | 1.2004 | 1.0080 | 1.1234 | 1.0922 |
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表 42003年和2005年恒星亮度差异
Table4. Differences of stellar radiation intensity in 2003 and 2005
| Star | Zenith angle /(°) | Average radiation intensity /Rayleigh | Difference /% |
|---|
| Minimum | Maximum | 2003 | 2005 |
|---|
| Mirach | 51.71 | 52.87 | 81.27 | 81.21 | -0.07 | | Almach | 42.69 | 43.80 | 88.23 | 88.52 | 0.33 | | Merak | 31.37 | 32.54 | 66.46 | 69.56 | 4.67 | | Elnath | 50.43 | 50.69 | 109.27 | 115.65 | 5.83 | | Alkaid | 45.68 | 46.64 | 72.31 | 81.15 | 12.22 |
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韩冰, 李国君, 胡泽骏, 张义生. 基于恒星辐射稳定性的全天空极光成像仪辐射定标方法[J]. 光学学报, 2021, 41(5): 0512004. Bing Han, Guojun Li, Zejun Hu, Yisheng Zhang. Radiation Calibration of All-Sky Auroral Imager Based on Stellar Radiation Stability[J]. Acta Optica Sinica, 2021, 41(5): 0512004.
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