基于太阳漫射板的星上定标方法是一种具有高精度、 高频次、 高效率等优点的独立定标方法, 是目前提高我国遥感定标精度的重要手段之一。 文章阐述了基于太阳漫射板的星上定标原理、 方法及实现过程, 建立了空间辐射标准, 同时给出了星上反射率定标物理模型。 分析定标物理模型发现, 影响星上定标不确定度最主要的因素是太阳漫射板BRDF实时量值的确定。 为此, 首先介绍了星上定标时机的选择, 根据所确定定标时机的太阳照明角度对太阳漫射板在实验室相应入射角度下的BRDF进行了测量。 通过对太阳漫射板从制作完成到星上使用寿命终结整个过程中各阶段的BRDF量值的监测及修正, 确保太阳漫射板定标时刻可为遥感器提供精确已知的辐射输入, 实现遥感器全寿命期的高精度星上定标。 最后, 结合国内对定标模型中相关参数项测量的不确定度水平, 按照测量不确定度评定的方法对基于太阳漫射板星上定标不确定度进行了预估, 可实现星上反射率定标不确定度优于2.03%, 绝对辐射定标方法不确定度优于2.04%。

结合卫星发射以及在轨运行过程中所处的环境条件, 对“积分球+匀光板+电磁光开关”形式的比值辐射计进行空间环境适应性设计.对结构薄弱环节进行强化加固设计, 通过降低器件功耗、表面热处理等方式保持比值辐射计在真空热环境下的温度稳定, 采用航天级光学涂层辅以结构屏蔽设计保证抗辐照能力.通过力学试验、热真空试验以及积分球光学涂层辐照试验进行验证.力学试验结果显示比值辐射计基频约为540 Hz, 振动前后比值辐射计辐射比变化小于0.31%, 证明比值辐射计具有良好的结构稳定性, 空间力学条件下的结构强度和刚度均满足基频大于100 Hz的设计要求.热真空试验过程中比值辐射计遥测输出稳定, 各功能模块均工作正常.辐照试验后, 比值辐射计光学涂层方向-半球反射比在485 nm波段的最大衰变小于2%, 红外波段无明显变化, 该衰变对定标器在轨应用性能的影响可以忽略.研究结果表明, 比值辐射计具有良好的空间环境适应性, 可在复杂空间环境下进行稳定、可靠的工作, 满足航天应用需求.

论述了太阳漫反射板星上反射率定标原理，建立了基于太阳漫反射板的星上反射率定标物理模型。太阳漫反射板双向反射分布函数（BRDF）会随时间发生衰减，是星上定标不确定度的主要来源，为此对监测太阳漫射板BRDF方法展开了研究。建立了中分辨率成像光谱仪（MODIS）太阳漫射板稳定性监测辐射计的监测物理模型，分析其在在轨性能评估中发现的问题。提出了一种积分球“双入光口+挡板”的光学结构，在保证功能实现的基础上简化了物理模型，减少了影响仪器不确定的因素。实验验证了该光学结构可防止太阳观测端口响应出现波纹。根据新光学结构的监测物理模型，参照目前国内对其相关参数的测试水平，对其监测不确定度进行了预估。结果表明，其监测不确定度可优于0.68%。

为了考察米散射板光学、物理性能以及空间环境适应性,对米散射板的方向半球反射比(DHR)、双向反射分布函数(BRDF)、电阻率等进行了测量和 标定,并对其做了系列空间环境试验。结果表明:米散射板在350～2000 nm波段反射率大于80%,光谱反射率每100 nm差异小于0.024,表现出 较好的光谱平坦性;当光源以天顶角10°～75°照明,并0°探测时, 900 nm波段BRDF平均每度变化小于5.2×10-4, 表现出很好的朗伯性;经检测电阻率≤1012{\\mkern 1mu}Ω·cm,低电阻率可大幅度降低在轨航天环境静电充放电风险;空间环境辐照试验表明, 米散射板具有很好的空间环境稳定性。综上所述,米散射板能够满足静止轨道光学遥感器星上定标需要。

星上定标器作为遥感卫星在轨辐射定标装置，定标漫反射板(SD)作为定标器中的参考标准板，其结构设计的可靠性将直接影响到星上定标器的定标精度。为了得到星上定标漫反射板结构在航天力学条件下的响应情况，通过振动实验台模拟对其进行加速度过载和随机振动响应特性进行了测试，获得了定标漫反射板组件的加速度过载响应特性、固有频率和随机振动响应特性。同时，为了考察星上定标漫反射板的光学特性，进行了方向半球反射比(DHR)、双向反射分布函数(BRDF)等光学特性的测量。结果表明，漫反射板组件在航天力学条件下强度和刚度都满足设计要求，基频大于120 Hz；而且漫反射板具备高反射率(大于99%)、光谱平坦性、朗伯性等优良光学特性，满足航天应用要求。