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 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
场景定标是大视场遥感器在轨替代定标的常用方法，具有定标频率高、无需同步测量的优点。冰雪场景通常使用格陵兰冰盖（75°S，123°E）和南极冰盖（73.375°N，40°W）作为目标，由于其海拔较高（通常大于2 km），故受到大气影响较小，能够得到数据质量较好的定标样本。此外，冰雪在可见光范围以内光谱较为平坦，因而比较方便借助于其他定标方法实现波段传递。基于对前人极地场景定标方法的研究，将冰雪场景的地表双向反射分布函数（BRDF）和大气参数代入辐射传输模型之后，对我国高分五号卫星大气气溶胶多角度偏振探测仪（DPC）载荷的在轨辐射响应变化进行测试，得出的结论与沙漠场景和海洋场景的定标结果吻合度较高，且定标结果的离散度更小。所提方法可以对载荷在轨运行期间的探测数据提供长期监测、校正，并有助于业务化应用产品的质量提升。
在轨辐射定标 冰雪场景 辐射传输 地表双向反射分布函数模型 光学学报
2023, 43(18): 1812005
1 上海卫星工程研究所, 上海 201109
2 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
2021年9月7日发射的高光谱观测卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划 (2015-2025)》中规划的一颗业务星，是我国高光谱遥感能力的重要标志。高光谱观测卫星运行于高度为705 km、降交点地方时为10：30的太阳同步轨道。针对细颗粒物探测，卫星配置了偏振交火传感器，通过由高精度偏振扫描仪 (POSP) 与大气气溶胶多角度偏振探测仪 (DPC) 构成的双偏振载荷的联合探测，获取观测区域的气溶胶光学厚度 (AOD)、PM2.5等气溶胶信息。本文主要介绍了高光谱观测卫星总体技术方案和双偏振载荷方案，详细阐述了偏振交火模式设计要点，包括时统设计、光谱通道设置、光谱匹配设计以及视场匹配设计等工程设计。同时，对偏振交火模式的在轨性能进行了评估，评估结果表明：双偏振载荷的同步观测采集时间差优于0.4 ms，视场匹配误差优于0.066 POSP像元，满足反演应用需求。最后，对双偏振载荷在轨测量精度进行了交叉验证，验证结果表明辐射测量值与参考值拟合决定系数均高于0.96，线偏振度在轨交叉验证平均绝对差异优于0.0088，均满足在轨探测精度的设计要求。
高光谱观测卫星 细颗粒物探测 偏振交火 交叉定标 hyperspectral observation satellite fine particulate matters detection polarization crossfire cross calibration 大气与环境光学学报
2023, 18(4): 295
光子学报
2022, 51(12): 1212003
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, 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
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230031
为实现高精度航天设备时序信号的地面检测, 设计了一套基于现场可编程逻辑门阵列 (FPGA) 的专用地面检测系统, 时间数字转换电路 (TDC) 是该系统的关键部件。该电路采用数字内插技术, 使用高频时钟直接计数进行“粗”测保证检测系统量程, 再利用待测信号跳变沿锁存移相时钟电平状态进行“细”测提高测量精度。分析了测量误差来源并提出了相应解决办法。实验结果表明, 该电路测量分辨率满足 0.2 ns 设计值, 重复性引起的测量不确定度小于 0.1 ns。
地面检测 时间间隔测量 现场可编程逻辑门阵列 时间数字转换电路 ground test system time interval measurement field programmable gate array time-to-digital conversion circuit 大气与环境光学学报
2021, 16(6): 553
1 中国科学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
多角度偏振成像仪温度变化是影响辐射定标精度的因素之一,科学遥感数据处理首先进行温度校正。通过成像仪工作原理和偏振测量模型分析了温度变化的影响,结合热控设计和热真空实验情况,针对辐射测量的影响制定了温度补偿校正方法。设计覆盖在轨不同阶段的温度响应测试方案,监测影响实验数据的测试光源等外界条件,有效消除探测器帧转移效应影响,获取辐射定标系数与温度变化响应之间的关系。依据实验和在轨数据分析,通过暗背景通道实时测量及辐射响应系数补偿的温度校正方法,使温度变化带来的辐射测量误差减小至0.1%,满足在轨辐射校正需求。
遥感 多角度偏振成像仪 辐射校正 温度校正 控温范围 中国激光
2019, 46(10): 1010002
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所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
2 上海卫星工程研究所,上海 200240
ECRS分析法是取消、合并、重排和简化英文首字母的简称,该方法在工业工程中有着重要而广泛的应用。针对航天发射场光学载荷测试的特点, 在继承前期发射任务的基础和确保可靠性安全性的前提下,分析了测试流程之间的关系,使用ECRS进行流程优化工作,缩短了测试时间,增强了 测试发射能力。最后对发射场测试流程优化工作做了展望。
ECRS分析法 光学载荷 发射场测试流程 ECRS analytical method optical payload test procedure on space launch site 大气与环境光学学报
2019, 14(2): 123
1 中国科学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
多角度偏振成像仪是一种超广角画幅式的偏振成像传感器,杂散光是影响其辐射偏振测量精度的重要因素之一。为了避免杂散光影响高精度定量参数的反演,需要在实验室对其进行专门的分析、测量和校正。根据多角度偏振成像仪的光学系统特点,将影响仪器的杂光分为局部杂光和全局杂光,重点分析了这两种杂光的成因和表现特性,并以此为基础构建了仪器的杂散光模型,提出了通过分区域照明获取杂光系数矩阵并对待校图像进行分块校正的方法。在未饱和及过饱和两种情况下,通过分矩形区域、分视场二维转动扫描成像的方式,建立了目标区辐射量和其他非目标区杂光量的关系,最终获得11×11区域的杂散光系数矩阵。最后根据实测得到的杂散光系数矩阵对图像进行了校正,结果表明,此校正方法可以消除至少90%的杂散光。
测量 多角度偏振成像仪 杂散光校正 分区域 杂散光系数矩阵 光学学报
2017, 37(11): 1112003
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 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
3 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
偏振成像仪(DPC)是获取目标多光谱、多角度、多偏振信息的航天遥感器, 它的几何定标过程特殊、复杂, 需要处理庞大的数据, 现有人工处理方法无法满足实时得出结果的要求。通过分析DPC的实验室几何定标原理、模型和流程, 对处理软件的需求和设计框架进行讨论, 研制了基于信息流的数据处理软件。该软件可对定标测试原始图像数据进行原始数据解包、图像数据识别、帧转移校正、去本底等预处理工作, 并根据几何定标模型快速计算得到几何定标参数。与人工计算结果的对比验证了软件的有效性, 一组数据计算的时间成本可由40 min缩短至50 s, 满足了定标实验实时得出结果的需要。
图像处理 几何定标 自动化处理软件 信息流 偏振成像仪 激光与光电子学进展
2017, 54(9): 091005
1 中国科学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 230031
研究了伽马(γ)射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的γ射线辐照，对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下，硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化，在50 krad(Si)剂量照射下，参试样品出现暗电流增加的现象，但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明，参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性，可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。
伽马射线辐照 硅光电二极管 暗电流 光谱响应度 gamma ray irradiation silicon photodiodes dark current spectral responsivity 红外与激光工程
2016, 45(3): 0320001
中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
探测器暗电流及其测量不确定度是影响短波红外偏振测量仪器测量精度的最重要因素。首先，结合红外探测器的工作原理，分析并建立了暗电流影响下的红外探测系统噪声模型。根据分析结果设计实验获得短波红外探测器G5853-21暗电流与温度和反向偏压关系。然后，以分孔径偏振探测系统为例，推导了斯托克斯参数误差模型和偏振度误差模型。最后，重点分析空间环境应用背景下，针对暗电流影响的改进措施，提出了探测器精确温控的暗电流影响改进方案，并给出了短波红外探测器工作温度指标要求。结果表明：通过对探测器进行精确的温度控制以降低暗电流数值，可以将包含暗电流测量不确定度和其他噪声引起的偏振度测量误差控制在0.42%(p=0.3时)以内。
遥感 红外探测器 暗电流 偏振精度 误差分析 remote sensing infrared detectors dark current polarimetric accuracy error analysis
