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Prelaunch Calibration and Ground Verification Test of Spaceborne Particulate Observing Scanning Polarimeter
李朕阳 1,2,3,**刘振海 1,3,*邹鹏 1,3,*朱双双 1,2,3雷雪枫 1,2,3陶菲 1,3提汝芳 1,3宋茂新 1,3洪津 1,2,3,***
1 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
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
图 & 表
图 1. POSP光学系统的结构
Fig. 1. Structural of POSP optical system
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图 2. 偏振测量精度的装置示意图
Fig. 2. Schematic of device for polarization measurement accuracy
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图 3. POSP偏振定标的不确定度
Fig. 3. Uncertainty of POSP polarization calibration
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图 4. POSP偏振精度的测试结果。(a) 22.3°;(b) 28.3°;(c) 45.0°;(d) 59.0°
Fig. 4. Test results of POSP polarization accuracy. (a) 22.3°; (b) 28.3°; (c) 45.0°; (d) 59.0°
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图 5. POSP各波段辐射定标的合成不确定度
Fig. 5. Composite uncertainty of radiation calibration of POSP in various bands
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图 6. POSP在不同通道下的光谱响应曲线。(a) 443 nm;(b) 490 nm;(c) 670 nm;(d) 865 nm
Fig. 6. Spectral response curves of POSP at different channels. (a) 443 nm; (b) 490 nm; (c) 670 nm; (d) 865 nm
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图 7. 0°观测天顶角的数据比对结果。(a)辐亮度;(b)偏振度;(c) ΔL;(d) ΔP
Fig. 7. Data comparison results of 0° observation zenith angle. (a) Radiance; (b) degree of polarization; (c) ΔL; (d) ΔP
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图 8. 天空偏振度的处理结果。(a)最大偏振度;(b)最小偏振度;(c)最大偏振度偏差;(d)最小偏振度偏差
Fig. 8. Processing results of degree of polarization in sky. (a) Maximum degree of polarization; (b) minimum degree of polarization; (c) maximum degree of polarization deviation; (d) minimum degree of polarization deviation
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图 9. 天空辐亮度的处理结果。(a)最小辐亮度;(b)最大辐亮度;(c)最小辐亮度偏差;(d)最大辐亮度偏差
Fig. 9. Processing results of sky radiance. (a) Minimum radiance; (b) maximum radiance; (c) minimum radiance deviation; (d) maximum radiance deviation
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图 10. POSP与CE318N在不同通道下偏振度一致性的对比结果。(a) 443 nm;(b) 490 nm;(c) 670 nm;(d) 865 nm
Fig. 10. Comparison results of polarization degree consistency between POSP and CE318N in different channels. (a) 443 nm; (b) 490 nm; (c) 670 nm; (d) 865 nm
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图 11. POSP与CE318N在不同通道下辐亮度一致性的对比结果。(a) 443 nm;(b) 490 nm;(c) 670 nm;(d) 865 nm
Fig. 11. Comparison results of radiance consistency between POSP and CE318N in different channels. (a) 443 nm; (b) 490 nm; (c) 670 nm; (d) 865 nm
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图 12. 在490 nm通道光谱匹配前后的线性拟合结果
Fig. 12. Linear fitting results before and after spectral matching in 490 nm channel
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表 1POSP的主要技术指标
Table1. Main technical indicators of POSP
Project | Parameter value |
---|
Instantaneous field of view /(°) | 0.52 | Scanning lap time /s | 0.979 | Scanning rate /(r·min-1) | 61.27 | Integration time /ms | 1.42 | Field of view /(°) | -50--+50 | Ground resolution /km | 6.44 | Polarization accuracy | <0.005 | Radiation accuracy in VNIR /% | <5 | Radiation accuracy in SWIR /% | <6 |
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表 2POSP和CE318N的光谱波段配置
Table2. Spectrum band configuration of CE318N and POSP
CE318N | POSP | Primary function |
---|
Center wavelength /nm | Bandwidth /nm | Center wavelength /nm | Bandwidth /nm |
---|
340 P | 10 | | | Ozone measurement | 380 P | 10 | 380 P | 20 | Aerosol storey height | | | 410 P | 20 | Aerosol storey height | | | 443 P | 20 | Ocean color | 440 P | 10 | | | Ocean color | | | 490 P | 20 | Ocean color, cloud | 500 P | 10 | | | Ocean color, cloud | | | 670 P | 20 | Aerosol, ocean color | 675 P | 10 | | | Aerosol, ocean color | | | 865 P | 40 | Aerosol, ocean color | 870 P | 10 | | | Aerosol, ocean color | 937 | 10 | | | Total water vapor ofAtmospheric column | 1020 | 10 | | | cloud | | | 1380 P | 40 | Cirrus recognition | | | 1610 P | 60 | Dust aerosol, groundatmosphere decoupling | 1640 P | 10 | | | Dust aerosol | | | 2250 P | 80 | Ground atmosphere decoupling |
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表 3POSP在不同通道下的光谱匹配结果
Table3. Spectral matching results of POSP at different channels
POSP channel /nm | k |
---|
443 | 1.0435 | 490 | 1.0554 | 670 | 1.0166 | 865 | 1.0286 |
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李朕阳, 刘振海, 邹鹏, 朱双双, 雷雪枫, 陶菲, 提汝芳, 宋茂新, 洪津. 星载偏振扫描仪发射前定标及地面验证实验[J]. 光学学报, 2021, 41(3): 0312002. Zhenyang Li, Zhenhai Liu, Peng Zou, Shuangshuang Zhu, Xuefeng Lei, Fei Tao, Rufang Ti, Maoxin Song, Jin Hong. Prelaunch Calibration and Ground Verification Test of Spaceborne Particulate Observing Scanning Polarimeter[J]. Acta Optica Sinica, 2021, 41(3): 0312002.