1 苏州科技大学物理科学与技术学院, 江苏 苏州215009
2 江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室, 江苏 苏州215009
3 江南大学理学院, 江苏 无锡214122
4 中国航天科技集团公司上海卫星工程研究所, 上海 201109
遥感卫星在**和民用探测等领域发挥着重要作用，而大气湍流严重影响高分辨率遥感卫星的成像质量。本文重点研究了遥感卫星对地探测时，相机口径、卫星轨高和大气湍流强度对空间相机成像质量的影响。首先，基于球面波传输模型和Kolmogorov湍流理论，针对空对地探测湍流波前进行仿真。然后，分析畸变波前随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律，并推导出普适公式。在此基础上，进一步推导出空间相机成像分辨率随相机口径、卫星轨高和大气相干长度变化的计算公式。最后，研究了大气湍流对空间相机调制传递函数（MTF）的影响，并以MTF=0.15为基准，仿真分析了MTF相对误差随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律。本研究为高分辨率遥感卫星的设计、分析和评估提供理论依据。
高分辨率卫星 大气湍流 空对地观测 成像质量 high-resolution satellite atmospheric turbulence space-to-ground detection imaging quality
1 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430079
2 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
4 中国测绘科学研究院摄影测量与遥感研究所, 北京 100830
5 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
高光谱激光雷达作为一种新型的主动式对地观测技术手段,结合了传统激光雷达三维空间信息获取和被动高光谱成像技术的优势,可实现高空间分辨和高光谱分辨的一体化成像探测,已成为未来遥感技术发展的重要方向。首先,从激光雷达空谱一体化数据获取技术研究进展出发,论述了高光谱激光雷达成像技术的发展历程并分析了其独特的优势。随后,结合机载平台应用发展,针对机载高光谱激光雷达系统研制中的关键技术难点,对激光发射单元、接收探测单元和数据处理单元的发展进行了阐述。最后,面向该新型遥感技术的未来发展前景,重点分析了机载高光谱激光雷达在地物覆盖分类、植被遥感监测、海洋资源探测和**目标侦查等领域中的重大应用潜力,并针对其未来推广应用进行了展望与分析。机载高光谱激光雷达凭借其空谱一体化数据获取优势,将来有望发展成为一种新型遥感技术门类。
光学学报
2022, 42(12): 1200002
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
全局快门在对地观测的超光谱成像、测绘及星敏应用中具有优势，但应用效果也依赖于高信噪比。针对CMOS成像特点，设计了可进行拉灌电流的低压基准源电路，基于低热光学变形的焦面电子学，提出上电初始态不定的多通道串行数据接收方法；针对全局快门所特有的寄生光灵敏度影响，采用分行统计中间行为基准的多点拟合校正方法；按照EMVA1288标准，将前照式CMOS成像系统与制冷背照式EMCCD进行了测试，校正前后单幅图像的标准差分别为3.37和0.42，最大信噪比为123.37，EMCCD的最大信噪比为359.43。结果表明，该校正方法可有效减弱全局快门的固定图形噪声，面阵CMOS在全局快门方式下的信噪比与EMCCD相比还有较大差距。
全局快门 对地观测 超光谱成像 寄生光灵敏度 CMOS成像 global shutter earth observation hyperspectral imaging parasitic light sensitivity CMOS imaging EMCCD EMCCD
某航空大视场红外扫描装置采用TDI-CCD探测器、以整机摆扫工作方式扫描成像，由于扫描装置为滚动-俯仰结构的两轴稳定平台，对偏航扰动没有稳定作用，其成像质量易受载机偏航运动的影响。通过运动学分析方法建立扫描装置的视轴运动方程及视轴旋转约束条件，得出不影响成像质量的载机偏航运动范围。在载机实际飞行数据输入条件下进行仿真验证，当载机直线飞行时，其偏航运动不影响成像质量。飞行试验验证表明：摆扫扫描图像清晰，航空大视场扫描装置具有良好的载机偏航运动适应性。
航空对地观测 扫描装置 时间延迟积分 载机偏航运动 两轴稳定 aviation observation of the earth scanning device TDI-CCD aircraft yawing rotation two-axis stabilization
中国科学院上海技术物理研究所， 上海 200083
利用卫星遥感技术对地球资源、海洋和大气等环境状况进行监测，可以为人类 生存环境提供预测信息和安全保障。红外遥感仪器是对地观测卫星的主要探测载荷。随着红外 探测器性能和系统集成技术的不断提高，空间红外遥感仪器的探测能力也得到了长足发 展。介绍了近五年各国相继发射的各类高性能对地观测卫星，总结了主要红外遥感仪器 的应用状况、功能和特性，并对其未来的发展趋势进行了分析。
对地观测 卫星 红外 遥感技术 earth observation satellite infrared remote sensing technology
利用卫星遥感技术对地球资源、海洋和大气等环境状况进行监测，可以为人类 生存环境提供预测信息和安全保障。红外遥感仪器是对地观测卫星的主要探测载荷。随着红外 探测器性能和系统集成技术的不断提高，空间红外遥感仪器的探测能力也得到了长足发 展。介绍了近五年各国相继发射的各类高性能对地观测卫星，总结了主要红外遥感仪器 的应用状况、功能和特性，并对其未来的发展趋势进行了分析。
对地观测 卫星 红外 遥感技术 earth observation satellite infrared remote sensing technology
1 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430079
2 中国科学院武汉物理与数学研究所, 湖北 武汉 430071
多光谱对地观测激光雷达是一种新型植被监测手段，其应用越来越广泛。现有多光谱对地观测激光雷达系统大多采用光栅分光、多通道光敏阵列探测的数据接收模式。单纯地增加接收通道以提高光谱分辨率、增加接收光谱范围会带来数据冗余、系统集成难度大以及成本过高等问题。讨论了如何确定通道数目并通过闪耀光栅以及中心闪耀波长的选取将特征波长调节至合适通道的中心位置；同时，利用基于主成分分析的特征权重波长修正方法，对落在通道外或不在通道中心位置的特征波长进行修正。在不减少植被光谱信息的前提下，此过程可提高信息接收的有效性，还在一定程度上对波长选择理论进行了补充，提高了多光谱对地观测激光雷达系统在实际应用中的适应性。
遥感 多光谱对地观测激光雷达 通道选择 特征权重 光敏探测器阵列 闪耀光栅
1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 惯性技术国家级重点实验室, 北京 100191
3 新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室, 北京 100191
基于矢量关系运算和不同坐标系之间的转换, 推导了对地观测相机的像移速度矢量模型。该模型适用于机载和星载两种平台, 且在模型中考虑了地球扁率、姿态指向精度、姿态角速度等因素对像移的影响。对所提出的像移速度矢量计算模型进行了仿真分析。仿真结果表明, 机载成像时, 像移速度随载体飞行速度的增加而增加, 随飞行高度的增加而减少; 地球扁率因素对星载相机像移有重要影响, 在近极处引起的误差可达4.60%; 姿态参数对星载相机像移的影响大于机载相机。
对地观测 像移速度矢量 坐标系变换 偏流角 earth observation system image motion velocity vector coordinate transformation drift angle
1 中国科学院 上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院 红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
研究了午夜前后阳光照射对静止轨道三轴稳定对地观测光学系统的系统成像和系统热稳定性的影响。根据光学系统在静止轨道运行时的受照特点, 分析了直射入光学系统的太阳光能量, 推导出由外遮光罩高度, 形状及不同太阳倾斜角确定的无量纲数阳光抑制比K, 用以描述外遮光罩对视场外直射阳光的抑制能力并指导各种形状外遮光罩的高度设计。用Monte-Carlo方法编制通用程序计算了各种轮廓形状在不同太阳倾斜角下的抑制比K。在实例设计中取春秋分K=0.5作为设计依据, 外遮光罩的高度为底部轮廓东西轴长的1.8倍, 此时阳光由遮光罩底部轮廓进入光学系统的时间为3 h, 设计结果满足卫星载荷尺寸要求。
静止轨道 对地观测光学系统 外遮光罩 阳光抑制比 Monte-Carlo法 geostationary orbit earth observation optical system outer baffle sunlight inhibitory ratio Monte-Carlo method
