一种红外恒星与天空背景交叉辐射标校方法

摘要

本发明涉及一种红外恒星与天空背景交叉辐射标校方法，首先选取两颗红外标准恒星，对设备辐射响应度进行标校，由于地基观测设备为多元探测器，因此，采用五点多次数据采集方法。其次测量高仰角天空背景，进行单点辐射标校。建立标校源在地基观测设备入瞳处的辐射照度与输出灰度的对应关系（标校方程），求解标校系数，能够在目标测量前、后，给出观测设备标校曲线与实验室定标系数的偏差情况。本发明对试验现场的环境要求低，不需增加额外标定设备，且标校方法简便易于实现。

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外恒星与天空背景交叉辐射标校方法，特别是涉及一 种目标光学特性研究领域的红外恒星与天空背景交叉辐射标校方法。

背景技术

地面观测设备开展空间目标辐射特性测量时，要准确完成对所研究对象 的定量测量与分析，需对设备进行辐射响应度定标，建立探测器输入量（电 压、电流、灰度等）与输出量（辐射亮度、辐射通量等）的严格对应关系。 数据的测量精度在很大程度上取决于标定精度，因此，定标过程己成为辐射 特性测量系统研制、使用中的重要环节之一。

尽管测量设备在出厂时对其响应度进行了精确的室内检测标定，但在实 际使用过程中，环境变化、器件随时间稳定性变化等因素，导致测量设备的 响应曲线产生变化，需要开展试验前、后，或阶段性标校测量，用以校准因 使用时间、环境变化等因素导致的输出响应偏差。

经调查研究搜集相关资料：目前国内地基设备辐射定标技术多采用黑体 加准直光学系统的方法，该方法能够实现对设备的精确定标，缺点是对试验 现场的环境要求高。

因此亟需提供一种新型的红外恒星与天空背景交叉辐射标校方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不需增加额外标定设备，且标校方 法简便易于实现的红外恒星与天空背景交叉辐射标校方法。

为解决上述技术问题，本发明一种红外恒星与天空背景交叉辐射标校方 法，依次包括以下步骤：

步骤1、在晴空无云的天气条件下，在红外标准星表中选取一颗红外标 准星进行测量，使恒星分别成像于探测器的四角和中心，进行n次测量，得 到每次测量的成像像元的灰度值DN_1i；

得到设备灰度值DN₁；

${\mathrm{DN}}_1=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{DN}}_{1i};$

获得恒星大气层外的辐射照度E₀₁；计算得到观测路径上的大气程辐射 E′₁和透过率t₁；

得到设备入瞳处辐射照度E₁；

E₁＝E₀₁·t₁+E₁′；

步骤2、在晴空无云的天气条件下，在红外标准星表中选取第二颗红外 标准星进行测量，使恒星分别成像于探测器的四角和中心，进行n次测量， 得到每次测量的成像像元的灰度值DN_2i；

得到设备灰度值DN₂；

${\mathrm{DN}}_2=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{DN}}_{2i};$

获得恒星大气层外的辐射照度E₀₂；计算得到观测路径上的大气程辐射 E′₂和透过率t₂；

得到设备入瞳处辐射照度E₂；

E₂＝E₀₂·t₂+E₂′；

步骤3、得到辐射响应系数A；

$A=\frac{E_1-E_2}{{\mathrm{DN}}_1-{\mathrm{DN}}_2};$

步骤4、选择晴好无云天空作为标校源，计算得到设备入瞳处辐射照度 E₃，同时记录设备灰度值DN₃；得到辐射响应系数B'；

B'＝E₃-A·DＮ₃；

步骤5、得到设备入瞳处辐射照度E的标校方程；DN为成像像元的灰度 值；

E＝A·DN+B′。

本发明通过测量红外标准恒星和天空背景辐射，建立标校源在地基观测 设备入瞳处的辐射照度与输出灰度的对应关系（标校方程），求解标校系数， 能够在目标测量前、后，给出观测设备标校曲线与实验室定标系数的偏差情 况。本发明对试验现场的环境要求低，不需增加额外标定设备，且标校方法 简便易于实现。

具体实施方式

本发明选取两颗红外标准恒星，对设备辐射响应度进行标校，由于地基 观测设备为多元探测器，因此，采用五点多次数据采集方法。其次测量高仰 角天空背景，进行单点辐射标校。具体步骤依次为：

步骤1、在晴空无云的天气条件下，在红外标准星表中选取一颗红外标 准星进行测量，使恒星分别成像于探测器的四角和中心，进行n次测量，得 到每次测量的成像像元的灰度值DN_1i；

得到设备灰度值DN₁；

${\mathrm{DN}}_1=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{DN}}_{1i};$

获得恒星大气层外的辐射照度E₀₁；由MORTRAN软件计算得到观测路 径上的大气程辐射E′₁和透过率t₁；

得到设备入瞳处辐射照度E₁；

E₁＝E₀₁·t₁+E₁′；

步骤2、在晴空无云的天气条件下，在红外标准星表中选取第二颗红外 标准星进行测量，使恒星分别成像于探测器的四角和中心，进行n次测量， 得到每次测量的成像像元的灰度值DN_2i；

得到设备灰度值DN₂；

${\mathrm{DN}}_2=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{DN}}_{2i};$

获得恒星大气层外的辐射照度E₀₂；由MORTRAN软件计算得到观测路 径上的大气程辐射E′₂和透过率t₂；

得到设备入瞳处辐射照度E₂；

E₂＝E₀₂·t₂+E₂′；

步骤3、得到辐射响应系数A；

$A=\frac{E_1-E_2}{{\mathrm{DN}}_1-{\mathrm{DN}}_2};$

步骤4、选择晴好无云天空作为标校源，将测量条件作为MORTRAN软 件输入参数，计算得到设备入瞳处辐射照度E₃，同时记录设备灰度值DN₃； 得到辐射响应系数B'；

B'＝E₃-A·DN₃；

步骤5、得到设备入瞳处辐射照度E的标校方程；DN为成像像元的灰度 值；

E＝A·DN+B′。