为精确评估航空多角度偏振辐射计的性能, 分析了航空多角度偏振辐射计的信号与噪声, 给出了估算其探测器信噪比的过程。介绍了航空多角度偏振辐射计的工作原理, 推导了探测器信噪比与系统信噪比的估算表达式。结果显示: 系统信噪比与强度信噪比成正比, 探测器信噪比需求与偏振探测精度成反比, 航空多角度偏振辐射计的探测器信噪比应不小于245, 得到的结果弥补了一直以来偏振遥感仪器只计算探测器信噪比的不足。最后, 根据推导的表达式, 通过矢量传输模拟估算了用航空多角度偏振辐射计探测典型场景时的探测器信噪比与系统信噪比, 并在暗室中利用积分球与偏振盒进行了测量。结果表明, 航空多角度偏振辐射计各个探测器的信噪比均满足偏振探测的需求。

基于多光谱多角度偏振辐射探测研究了大气偏振模式预测方法。首先, 介绍了航空多角度偏振辐射计的探测原理与支持向量机回归算法;然后, 从矢量传输模型出发, 说明大气状况不变时, 偏振模式主要取决于地表特征与观测几何, 并介绍了观测几何与姿态之间的关系以及地表特征的表达形式;最后, 在考虑平台姿态与地表特征的情况下, 利用支持向量机回归算法预测了航空多角度偏振辐射计的探测偏振度, 并对预测与实际试验探测的偏振度进行了比较。结果显示: 偏振度预测误差小于1%, 影响模型精度的主要因素不是姿态变化本身, 而是姿态改变造成的观测地表特性变化。

运用新研制的大气多角度偏振辐射计（AMPR）获得航空遥感数据并结合实验室测量数据对常用的三种地表偏振模型进行评估，分析地表偏振反射率的波段响应和角度响应特征。实验发现偏振反射率对波段变化的响应很小，该结论得到85%以上飞行数据的气溶胶反演结果支持。实验室数据中，波长变化1 nm的黄棕壤和红沙土的偏振反射率改变量仅分别为2.43×10-6和1.47×10-6。在角度响应特征上，三种模型都与实验数据符合得很好，高植被覆盖率时三种模型与实际测量数据的偏差较小。分别对三种模型的航空数据进行拟合，Nadal和Bréon（NB）开发的地表偏振反射率模型与飞行数据符合得最好，拟合偏差约是其他两个模型的一半，NB模型能够更精确地描述地表偏振反射的特性。