空间辐射基准对卫星观测气候变化的研究具有重要意义,空间辐射基准的建立不仅可以提高卫星自身观测的相对精度,而且还能通过基准传递来满足其他卫星的在轨溯源需求,用于基准传递的空间高光谱基准遥感器的光谱分辨率对传递相对精度有重要影响。分别利用MODTRAN模式和AER LBL模式的模拟结果作为高光谱遥感器的太阳反射波段和地球热发射波段的代理数据,分析了光谱采样对光谱辐射观测结果的影响以及光谱采样差异引起的辐射基准传递的不确定性。考虑5种下垫面和6种大气条件,对比了不同光谱采样间隔下光谱辐射的差异,并利用敏感性实验的方法,以MERSI-II为目标遥感器,评估了空间辐射基准交叉传递的光谱不确定性。结果表明:光谱采样间隔越大,光谱辐射的差异越大,在气体吸收区、绝对辐射低信号区、近紫外太阳光谱暗线区的最大辐射差异可达100%;在大气窗区,当太阳反射波段的光谱采样间隔优于4 nm时,基准传递的不确定性小于0.3%,当地球热发射波段光谱的采样间隔优于2 cm ^-1时,不确定性可小于0.1 K;在近紫外太阳光谱暗线区和气体吸收区,太阳反射波段的基准传递对光谱采样十分敏感,当采样间隔为4 nm时,中心波长为1.38 μm的通道的不确定性可达40%,当地球热发射波段在7.2 μm水汽弱吸收区时,光谱采样间隔优于0.8 cm ^-1才能满足不确定性小于0.1 K的需求。

针对离轴反射光学系统的精密装调问题, 提出了一种高精度空间交互测量以及基准传递系统, 可实现调焦角度与系统光轴的高精度角度定位。该系统口径为450 mm, 可实现0.5 km至无穷远的调焦, 调焦角度精确定位后, 只需调整无穷远处离轴三反光学系统的波像差满足要求, 即可保证系统各个调焦位置处的波像差均满足设计要求, 大大提高了装调效率。装调实验结果表明, 无穷远处系统的波像差结果为0.09λ, 1.5 km处系统的波像差为0.1λ, 2.5 km处系统的波像差为0.11λ, 0.5 km处系统的波像差为0.2λ, 均优于设计要求。

传递辐射计是实现卫星遥感仪器在轨光谱辐射定标传递的核心设备, 也是地面实验室高精度光谱定标系统的关键。 介绍了不同机构研制的覆盖350～700, 700～2 500 nm谱段的多个传递辐射计的结构组成、 工作原理及辐射定标基准传递方式, 及其异同点的比对, 再通过它们在不同谱段的定标过程中所应用的关键技术的分析, 说明每种技术的优缺点和所能达到的精度, 及其应用条件。 文中通过对国际上标准计量机构采用的光谱辐亮度基准定标传递过程的介绍, 突出了传递辐射计系统的重要作用, 再结合其对光谱仪等遥感器定标光源的定标监测应用, 说明了传递辐射计在航天辐射定标领域的不可或缺性。 最后, 通过国内设计的新型传递辐射计的介绍, 对传递辐射计未来研究的发展方向和关键问题进行了展望, 并对传递辐射计搭配低温辐射计组成的未来实现可溯源国际单位制在轨基准定标传递系统所存在的研究难点予以预测分析。

针对测量设备和载体平台需要进行动态基准传递的问题,介绍了利用高速CCD进行成像的变形检测方法,将载体的变形转换为分划板图像上的平移和旋转大小,进行三维的姿态解算。仿真结果和实际成像检测试验表明,在载体角度变形≤±10′的条件下,其横摇、纵倾方向检测精度可达2.8″,偏航方向检测精度可在1′以内。