陳軒 梅強 齊文雯 徐鵬

?

空間漫反射基準星的輻射傳遞誤差分析

陳軒1,2梅強1,2齊文雯1,2徐鵬1,2

（1 北京空間機電研究所，北京 100094）（2 先進光學遙感技術(shù)北京市重點實驗室，北京 100094）

為了解決現(xiàn)有定標方法的精度和頻次不高的問題，提出一種基于基準星的全譜段、全孔徑的在軌絕對輻射定標方法，方法適用于可見光和近紅外譜段，輻射定標中的輻射基準可溯源至SI（國際單位）。文章簡單介紹了遙感器在軌絕對輻射定標不確定度，并對基準星輻射定標的原理進行了分析。結(jié)合定標輻射傳遞模型和定標約束條件，對基準星輻射定標的不確定度進行分析，得到輻射傳遞的不確定度為1.03%。分析結(jié)果對提高遙感器在軌輻射定標精度提供了理論基礎(chǔ)。

絕對輻射定標 基準星 輻射基準傳遞 不確定度 航天遙感

0 引言

在軌絕對輻射定標是遙感器入軌后需要不斷完善的工作，是遙感衛(wèi)星對地觀測的前提。輻射定標發(fā)展的過程，從實驗室定標——場地定標（包含交叉定標）——星上定標器定標——穩(wěn)定的自然輻射源定標（基準星定標、月球定標），是一個從地面研制階段向在軌全壽命周期發(fā)展的過程，也是遙感器定標精度質(zhì)變的過程。隨著在軌衛(wèi)星數(shù)量和空間活動的不斷增加，對地觀測的頻率和遙感數(shù)據(jù)量也不斷增加，提高遙感器輻射定標精度已迫在眉睫[1]。

當前，遙感器的在軌絕對輻射定標多采用場地定標方法[2]，利用均勻的、變化率小的地面校正場，對遙感器進行定標，原理簡單且可行性高，定標不確定度在5%左右，但該方法受大氣條件和地物特征影響較大，定標精度難以進一步提高；太陽漫反射板定標[3-4]是在特定時刻，遙感器接收漫反射板反射太陽輻射能，實現(xiàn)在軌定標，不確定度優(yōu)于3%，但漫反射板增加平臺質(zhì)量，易受衛(wèi)星排出物污染，通過輻射基準傳遞方式、漫反射板研制等方面改進，定標精度仍有提升空間。

研究人員圍繞輻射基準溯源和定標不確定度分析做了大量研究，文獻[5]建立了以空間低溫輻射計為輻射初級基準，太陽作為光源，具備在軌溯源能力的遙感器輻射定標傳遞鏈路，輻射基準傳遞不確定度為0.75%；文獻[6]提出在明確輻射精度的約束條件下計算精度，可提高遙感器輻射定標精度的橫向可比性，給出在不同譜段遙感器絕對輻射定標精度計算方法；文獻[7]提出一種大視場可見光近紅外的全光路全視場的在軌輻射定標方法，絕對輻射定標精度優(yōu)于5%；文獻[8]針對傳統(tǒng)遙感器太陽漫反射板定標方法進行研究，首次提出星上定標時機的選擇，并對定標的不確定度進行分析，不確定度優(yōu)于2.04%。

針對上述研究情況，提出一種基準星（Proper Satellite，PS）輻射定標方法。根據(jù)TRUTHs計劃[9]和漫反射板定標的研究思路，選取太陽作為輻射傳遞初級基準，建立可溯源至SI（國際單位）的輻射基準傳遞，實現(xiàn)高精度、高頻次的基準星輻射定標。本文介紹了在軌輻射定標誤差分析方法，結(jié)合基準星定標輻射傳遞模型和定標約束條件，分析了由各定標誤差源引起的不確定度，并給出不確定度的預估。

1 在軌輻射定標精度分析

遙感器在軌定標精度計算是通過比對目標的絕對輻亮度值與遙感器對目標輻亮度測量值之間差異得出。在遙感器輻射響應關(guān)系為線性的前提下，定標表達式為

式中為輻亮度；為遙感器絕對定標系數(shù)；DN0為遙感器輸出的零位計數(shù)值；DN為遙感器圖像的數(shù)字計數(shù)值。

基準星作為待定標衛(wèi)星的二次光源，入射到遙感器入瞳處的輻亮度為c，相應的信號輸出為DNc；測量特定目標，遙感器入瞳處輻亮度為t，測量目標的輸出信號為DNt，則

在假定經(jīng)過暗電流校正的條件下，對系統(tǒng)模型進行簡化，則有

基準星絕對輻射定標的不確定度可由定標過程中的合成不確定度表示

簡化后，得出

2 基準星輻射定標系統(tǒng)

基準星輻射定標系統(tǒng)（Proper Satellite Radiometric Calibration System，PSRCS）由地心坐標系下的太陽和位于太陽同步軌道的基準星、待定標衛(wèi)星組成，如圖1所示?；鶞市嵌x為一顆或多顆搭載著漫反射板反射體的衛(wèi)星。輻射傳遞過程為：通過反射和衰減太陽輻射能，基準星將合適強度的能量間接引入待定標遙感器入瞳處，實現(xiàn)在軌絕對輻射定標。太陽作為定標輻射初級基準，輻射傳遞可實現(xiàn)在軌溯源至SI。定標輻射傳遞擺脫大氣傳輸路徑，避免了大氣條件引起的不確定度，顯著提高在軌絕對輻射定標精度。

2.1 定標輻射傳遞模型

基準星輻射定標針對可見近紅外譜段，根據(jù)普朗克黑體輻射原理及輻射距離平方反比定律[10]，得到太陽輻射出射度和入射到基準星漫反射板表面的輻照度PS

式中1為第一黑體輻射常數(shù)；2為第二黑體輻射常數(shù)；SP為太陽與基準星的相對距離；sun為太陽半徑；為太陽平均溫度；為波長，1~2為任意連續(xù)譜段。太陽等效為一個5 800K的黑體，為了降低定標輻射基準源的不確定度，結(jié)合現(xiàn)有太陽輻照度數(shù)據(jù)庫，利用太陽光譜儀，對太陽輻照度進行實時監(jiān)測。

漫反射板反射特性是用漫反射定律（朗伯反射）來描述，即以雙向反射率分布函數(shù)（BRDF）來描述[11]，漫反射板可視為由不同的小面元組成。假設(shè)定標過程中，待定標遙感器的視軸方向始終保持垂直于漫反射板表面。計算出待定標遙感器接收的基準星反射的輻亮度為RS[12]

式中SP為太陽光入射在漫反射板的入射角，即太陽入射光線與漫反射板法線的夾角；PR為待定標遙感器在漫反射板的出射角，即遙感器視軸與漫反射板法線的夾角；為定標時漫反射板的衰減系數(shù)。

2.2 定標約束條件

（1）基準星與待定標衛(wèi)星的距離約束

考慮到遙感衛(wèi)星平臺的搭載能力，漫反射板尺寸需滿足定標孔徑的要求，待定標遙感器對漫反射板的成像分辨率進行限定，在漫反射板尺寸確定的前提下，約束了待定標衛(wèi)星與基準星的相對距離。根據(jù)光學遙感成像比例尺的定義，結(jié)合待定標遙感器的光學系統(tǒng)參數(shù)，得到兩衛(wèi)星之間的理論最大相對距離。

式中為衛(wèi)星CCD探測器的像元尺寸；為相機焦距；GSD為遙感器對漫反射板的空間分辨率；PR為兩衛(wèi)星之間的距離；IFOV為待定標遙感器的瞬時視場角。研究表明，定標源對待定標遙感器的成像角分辨率不小于10個像元時，可定義為有效定標源[13-14]。

（2）遙感器輻射響應的動態(tài)范圍約束

根據(jù)基準星定標的輻射傳遞過程，漫反射板通過反射、衰減，將適合強度的太陽輻射引入到待定標遙感器。遙感器對入射到其入瞳前的太陽輻亮度存在輻射響應的最大值和最小值，并且輻亮度受到太陽光與漫反射板法線和漫反射板法線與待定標遙感器視軸的夾角影響。輻亮度必須滿足遙感器輻射響應的動態(tài)范圍，才能用于在軌輻射定標。在此約束中，角度是影響輻亮度傳遞主要的變量。

2.3 漫反射板衰減特性監(jiān)測

漫反射板衰減特性的監(jiān)測方法包含太陽絕對比輻射計方法和雙漫反射板方法。太陽絕對比輻射計方法是對太陽輻射能量和漫反射板反射輻射能量的輻射比進行測量，實現(xiàn)長期穩(wěn)定性監(jiān)測[15]；雙漫反射板方法是采用保存完好且僅用于監(jiān)測測量的參考漫反射板對暴露在空間環(huán)境中發(fā)生衰減的工作漫反射板進行相對測量，實現(xiàn)長期穩(wěn)定性監(jiān)測[16]。兩種衰減監(jiān)測方法都已實現(xiàn)在軌應用。

基準星輻射定標選取太陽絕對比輻射計方法，實現(xiàn)對基準星漫反射板全壽命周期衰減特性的實時監(jiān)測和修正。基于比值測量的方法，以入軌首次定標時刻的衰減測量為基準，同時接收定標時刻太陽總輻亮度和漫反射板反射輻亮度并計算輻射比，與首次定標時刻的監(jiān)測數(shù)據(jù)比較，實現(xiàn)對漫反射板衰減特性的監(jiān)測。同時，太陽絕對比輻射計可實時監(jiān)控太陽輻射出射度的穩(wěn)定性，保證基準星輻射傳遞中輻射初級基準的精度，降低基準星輻射傳遞的不確定度。

3 基準星輻射傳遞不確定度分析

基準星輻射定標系統(tǒng)中，太陽、基準星、待定標衛(wèi)星都是運動的天體，衛(wèi)星的空間位置隨時間的變化導致彼此相對距離和夾角時刻發(fā)生改變。輻射傳遞的不確定度不能夠靜態(tài)分析，應動態(tài)地對各誤差源產(chǎn)生的不確定度進行分析。依據(jù)基準星輻射傳遞模型可知，基準星定標輻射傳遞的誤差源主要包含太陽、距離、角度、漫反射板。結(jié)合式（9）、（10），基準星輻射傳遞精度由合成不確定度表示

式中為基準星輻射傳遞中的測量角度；為漫反射板面型系數(shù)。

對不同誤差源引起的合成不確定度分量進行系統(tǒng)分析：

（1）太陽輻射出射度引起的不確定度（）

太陽是基準星輻射傳遞鏈路中的初級輻射基準，遵循朗伯球體輻射定律。在輻射傳遞模型中，依據(jù)普朗克黑體輻射理論，可等效地對太陽光進行仿真分析。研究人員對大氣層外的太陽輻照度進行長期的監(jiān)測，經(jīng)統(tǒng)計得出輻照度不確定度優(yōu)于0.3%[17]。

（2）基準星定標距離PR和SP引起的不確定度（PR）和（SP）

基準星的軌道選取太陽同步軌道，基準星輻射定標系統(tǒng)主要針對太陽同步軌道的遙感衛(wèi)星，軌道高度一般在400~1 000km之間，結(jié)合輻射傳遞模型和定標約束對定標距離引起的不確定度進行分析。

太陽與基準星的相對距離SP測量中，基準星的軌道為太陽同步軌道，太陽與基準星的相對距離SP可近似為太陽與地球的相對距離，即1AU。假定定標距離測量誤差為1km，和太陽與基準星的相對距離相比，變化量可忽略，距離測量不確定度亦可忽略。

對基準星與待定標衛(wèi)星的相對距離PR分析，如圖2所示，待定標遙感器的焦距選取3~10m，遙感器的像元選取6~10μm，得出瞬時視場角IFOV為0.6×10–3~3.3×10–3mrad；定標漫反射板尺寸選取1，2，4m，得出待定標遙感器對漫反射板的空間分辨率為0.1，0.2，0.4m。根據(jù)式（10），可得出基準星與待定標衛(wèi)星的相對距離理想最大值。由于兩星之間的相對距離隨時間發(fā)生變化，假定定標距離測量誤差為1km時，距離測量不確定度如圖3所示。

圖3 搭載不同漫反射板的基準星與待定標衛(wèi)星的距離測量不確定度

由圖3分析可知，定標距離測量不確定度隨基準星與待定標衛(wèi)星的相對距離增大而減??；基準星與待定標衛(wèi)星相對距離的理論最大值隨漫反射板尺寸的增大而增大。以“高分二號”（GF-2）衛(wèi)星和2m漫反射板為例，GF-2衛(wèi)星的焦距為7.785m，像元尺寸為10μm，遙感器對漫反射板的空間分辨率應不大于2m/10，即0.2m，計算得出基準星與GF-2衛(wèi)星的相對距離為155.7km。距離測量的不確定度為0.6%。

（3）基準星輻射傳遞測量角度引起的不確定度（）

依據(jù)基準星輻射傳遞模型，輻射傳遞夾角包括太陽入射光與漫反射板法線的夾角和遙感器視軸方向與漫反射板法線夾角。已知遙感器的輻射響應動態(tài)范圍的前提下，可計算輻射傳遞的三者夾角范圍。分析中以GF-2衛(wèi)星遙感器輻射響應動態(tài)范圍為例，得出測量角度的范圍為（0°，86°）。測量角度引起的不確定度（）的計算公式為[18]

基準星輻射定標的角度測量不確定度曲線如圖4所示，當小于60°時，角度測量不確定度增長緩慢；當大于60°時，角度測量不確定度增長加速。現(xiàn)有在軌漫反射板定標中，太陽入射到漫反射板的角度控制在小于60°，此時角度測量誤差為0.1°，以最大定標角度計算角度測量不確定度為0.3%。

（4）漫反射板BRDF引起的不確定度（BRDF）

漫反射板的雙向反射分布函數(shù)（BRDF）是基準星定標輻射傳遞中的重要環(huán)節(jié)。在實驗室中，針對不同譜段，以入射角和出射角作為變量，分步長對BRDF進行絕對測量。通過固定入射光方向或探測器接收方向的角度，分段改變另一方向角度，進而測量探測器接收到的輻亮度，從而得出漫反射板的BRDF，國內(nèi)絕對測量不確定度可達到1%[19]。

（5）漫反射板面型系數(shù)引起的不確定度（）

基準星輻射傳遞過程中，太陽輻射能傳遞到漫反射板，可覆蓋整個漫反射板的工作區(qū)域，漫反射板的面型均勻性對基準星定標輻射傳遞有很大影響。當成像角分辨率滿足不小于10個像元的情況下，可包含不少于8個完整的像元。理論上，8個像元接收的輻射響應峰值最大且近似相同。定標過程中，基準星漫反射板暴露在空間環(huán)境，主要受到溫差和力學等影響。其中，在定標時刻和非定標時刻的漫反射板表面溫差會造成板嚴重形變，導致漫反射板的面型均勻性下降，輻射傳遞精度降低。漫反射板可通過拼接的方式，將漫反射板拆分成小塊，從而抵抗溫差對漫反射板面型的影響，當拼接漫反射板的小塊足夠多時，可近似消除拼接間隙對輻射響應峰值的影響；對基準星漫反射板的力學影響主要體現(xiàn)振動對定標輻射傳遞產(chǎn)生的影響，將基準星振動和待定標衛(wèi)星振動結(jié)合在一起分析，即在0時刻，滿足遙感器對漫反射板成像分辨率的條件下，相應數(shù)量的像元接收到相等且滿足定標的輻射響應峰值，1時刻衛(wèi)星振動造成：用于定標的像元數(shù)量不滿足定標的成像角分辨率條件；用于定標的接收到輻射響應峰值的完整像元中加入非峰值像元，探測器接收的漫反射板傳遞的太陽輻射絕對測量值下降。可通過對輻射傳遞進行像質(zhì)振動補償，將分散的輻射能量二次計算，保證太陽輻射絕對測量值。同時，針對基準星輻射定標，待定標衛(wèi)星應具備一定的指向精度和姿態(tài)穩(wěn)定度，保證定標的正常進行。在實驗室中測試的漫反射板的面型不確定度為1%。

（6）漫反射板衰減系數(shù)引起的不確定度（）

漫反射板的衰減系數(shù)的監(jiān)測是長期過程，持續(xù)遙感器在軌運行的全壽命周期。衰減系數(shù)的監(jiān)測方法為在相同角度、譜段范圍條件下，利用太陽絕對比輻射計對漫反射板的反射輻亮度和太陽總輻亮度的輻射比進行相對測量，方法以首次定標時刻的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對漫反射板衰減系數(shù)的監(jiān)測，測量不確定度優(yōu)于0.88%[20]。

4 基準星輻射傳遞不確定度預估

不確定度分析中的誤差包含系統(tǒng)誤差和隨機誤差，隨機誤差無規(guī)律可尋且大小不定；系統(tǒng)誤差存在一定特征規(guī)律，一定程度上可進行減小或消除。表1列出了基準星輻射傳遞模型的主要誤差源及其不確定度。

表1 基準星輻射傳遞模型不確定度

Tab.1 Uncertainty of the PS radiation transfer model

由表1可知，漫反射板BRDF測量、漫反射板衰減特性、三者的夾角和兩星之間的相對距離為系統(tǒng)誤差，通過進行大量試驗測量，分析各自誤差分布規(guī)律，進而規(guī)避、減小各誤差對基準星輻射定標的影響。輻射傳遞不確定度主要由太陽出射度和漫反射板面型的隨機誤差引起的不確定度組成，計算得出不確定度為1.03%。

5 結(jié)束語

與現(xiàn)有在軌輻射定標方法相比，基準星輻射定標方法擺脫大氣條件和地物特征對在軌定標精度的限制，選取太陽作為輻射基準，定標輻射基準傳遞可溯源至SI，顯著提高在軌輻射傳遞精度。輻射傳遞不確定度分析基于基準星輻射定標的輻射傳遞模型和定標約束條件得出。通過區(qū)分誤差源，系統(tǒng)分析傳遞鏈路中各不確定度，計算得出不確定度優(yōu)于1.03%。本文中不確定度數(shù)據(jù)是根據(jù)漫反射板定標相關(guān)研究總結(jié)得出，后期研究工作中，還應基于基準星輻射傳遞，選取不同漫反射板材料對輻射傳遞進行實際測量分析?；鶞市禽椛鋫鬟f不確定度分析理論上驗證了定標的可行性，為遙感器在軌輻射定標精度、定標頻次的提高提供了參考。

[1] 朱軍, 吳雁林, 沈中, 等. 環(huán)境-1A、B衛(wèi)星CCD相機系統(tǒng)級輻射定標數(shù)據(jù)分析[J]. 航天器工程, 2009, 18(5): 73-79. ZHU Jun, WU Yanlin, SHEN Zhong, et al. Analysis of System-level Radiometric Calibration Data for HJ-1A/B Wide Coverage Camera[J]. Spacecraft Engineering, 2009, 18(5): 73-79. (in Chinese)

[2] ARAI K. Comparison Among Cross, Onboard and Vicarious Calibrations for Terra/ASTER/VNIR[J]. International Journal of Advanced Research in Artificial Intelligence, 2013, 2(10): 14-18.

[3] SLATER P N, BIGGAR S F, THOME K J, et al. Vicarious Radiometric Calibrations of EOS Sensors[J]. Journal of Atmospheric & Oceanic Technology, 2009, 13(2): 349.

[4] 徐偉偉, 張黎明, 楊本永, 等. 基于多灰階靶標的在軌輻射定標方法研究[J]. 光學學報, 2012, 32(2): 157-161. XU Weiwei, ZHANG Liming, YANG Benyong, et al. On-orbit Radiometric Calibration Based on Gray-scale Tarps[J]. Acta Optica Sinica, 2012, 32(2): 157-161. (in Chinese)

[5] 王玉鵬, 胡秀清, 王紅睿, 等. 可在軌溯源的太陽反射波段光學遙感儀器輻射定標基準傳遞鏈路[J]. 光學精密工程, 2015, 23(7): 1807-1812. WANG Yupeng, HU Xiuqing, WANG Hongrui, et al. Standard Transfer Chain for Radiometric Calibration of Optical Sensing Instruments with Traceability in Solar Reflective Bands[J]. Optics and Precision Engineering, 2015, 23(7): 1807-1812. (in Chinese)

[6] 龍亮, 王世濤, 周峰. 航天遙感器輻射定標精度計算方法研究[J]. 航天返回與遙感, 2012, 33(6): 51-55. LONG Liang, WANG Shitao, ZHOU Feng. Research on Calculation Method of Space Remote Sensor’s Radiometric Calibration Accuracy[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2012, 33(6): 51-55. (in Chinese)

[7] 趙艷華, 董建婷, 張秀茜, 等. 漫反射板全光路全視場全口徑在軌輻射定標技術(shù)[J]. 航天返回與遙感, 2016, 37(2): 92-99. ZHAO Yanhua, DONG Jianting, ZHANG Xiuqian, et al. In-orbit Radiometric Calibration Technology Based on Diffuse Reflection Plate in Full Bore, Full FOV and Full Optical Path[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2016, 37(2): 92-99. (in Chinese)

[8] 黃文薪, 張黎明, 司孝龍, 等. 基于太陽漫射板的星上定標方法研究[J]. 光譜學與光譜分析, 2017, 37(3): 952-957. HUANG Wenxin, ZHANG Liming, SI Xiaolong, et al. The Research of On-orbit Calibration Method Based on Solar Diffuser[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2017, 37(3): 952-957. (in Chinese)

[9] FOX N A, KAISSER W W, SCHMUTZ K T, et al. Accurate Radiometry from Space: An Essential Tool for Climate Studies[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 2011, 369(1953): 4028-4063.

[10] 顧行發(fā), 田國良, 余濤, 等. 航天光學遙感器輻射定標原理與方法[M]. 北京: 科學出版社, 2013: 72-126. GU Xingfa, TIAN Guoliang, YU Tao, et al. Radiometric Calibration Theory and Method of Space Optical Sensors[M]. Beijing: Science Press, 2013: 72-126. (in Chinese)

[11] 梁順林, 李小文, 王錦地. 定量遙感[M]. 北京: 科學出版社, 2013. LIANG Shunlin, LI Xiaowen, WANG Jindi. Quantitative Remote Sensing of Land Surface[M]. Beijing: Science Press, 2013. (in Chinese)

[12] 趙彬, 楊蘇輝, 王世濤, 等. 空間小目標的光學建模與模擬觀測[J]. 光學學報. 2009, 29 (12): 3395-3403. ZHAO Bin, YANG Suhui, WANG Shitao, et al. Optical Modeling and Simulative Survey of Small Objects in Space[J]. Acta Optica Sinica, 2009, 29 (12): 3395-3403. (in Chinese)

[13] HUGH H K, JAMES M A, KRIS J B. Radiometric Calibration of Spacecraft using Small Lunar Images[J]. Proceedings of SPIE, 1999, 3870: 193-205.

[14] KIEFFER H, JARECKE P, PEARLMAN J. Initial Lunar Calibration Observations by the EO-1 Hyperion Imaging Spectrometer[J]. Proceedings of SPIE, 2002, 4480: 247-258.

[15] XIONG X X, ANGAL A, SUN J Q, et al. On-orbit Performance of MODIS Solar Diffuser Stability Monitor[J]. Journal of Applied Remote Sensing, 2014, 083514: 08351401-08351414.

[16] OLIJ O, BAUDIN G, BEZY J L, et al. Spectral on Diffuser Calibration for MERIS[J]. SPIE, 1997, 3221: 63-74.

[17] WIELICKI B A, YOUNG D F, MLYNCZAK M G, et al. Achieving Climate Change Absolute Accuracy in Orbit[J]. Bulletin of the American Meteorological Society, 2013, 94(10): 92-97.

[18] 楊本永, 張黎明, 沈政國, 等. 光學傳感器星上定標漫射扳的特性監(jiān)測[J]. 光學精密工程, 2009, 17(9): 1851-1868. YANG Benyong, ZHANG Liming, SHEN Zhengguo, et al. Characteristic Measurement of Diffuser Panel Used for On-board Calibration for Satellite Optical Sensors[J]. Opt. Precision Eng, 2009, 17(8): 1851-1868. (in Chinese)

[19] 李俊麟, 張黎明, 司孝龍, 等. 基于六軸串聯(lián)機械手的雙向反射分布函數(shù)測量裝置[J]. 光學精密工程, 2014, 22(11): 2983-2989. LI Junlin, ZHANG Liming, SI Xiaolong, et al. BRDF Device Based on Six-axis Robot[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(11): 2983-2989. (in Chinese)

[20] 黃文薪, 張黎明, 司孝龍, 等. 星上反射率定標原理及其精度保持方法研究[J]. 光學學報, 2016(6): 258-265. HUANG Wenxin, ZHANG Liming, SI Xiaolong, et al. Theory of On-orbit Reflectance Calibration and the Study of Its Precision Maintenance Method[J]. Acta Optica Sinica, 2016(6): 258-265. (in Chinese)

（編輯：王麗霞）

Radiation Transfer Error Analysis of Space Diffuse Proper Satellite

CHEN Xuan1,2MEI Qiang1,2QI Wenwen1,2XU Peng1,2

（1 Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China）（2 Key Laboratory of Advanced Optical Remote Sensing Technology of Beijing, Beijing 100094, China）

In order to solve the issue of the low accuracy and the low frequency of the existing calibration methods, a new method of on-orbit absolute radiometric calibration based on the full spectrum and the full aperture of the proper satellite is proposed. The method is suitable for visible and near-infrared spectra, and the calibration radiation standard can be traceable to SI. This paper briefly introduces the uncertainty of absolute radiometric calibration of remote sensors, and analyzes the principle of proper satellite radiometric calibration. Combined with the calibration radiation transfer model and the calibration constraints, the uncertainties of the proper satellite radiometric calibration are analyzed, and the uncertainty of radiation transfer is 1.03%. The analysis results could provide a theoretical foundation for the improvement of the on-orbit radiometric calibration accuracy of the remote sensors.

absolute radiometric calibration; proper satellite; radiation standard transfer; uncertainty; space remote sensing

TP79

A

1009-8518(2018)01-0053-08

10.3969/j.issn.1009-8518.2018.01.007

陳軒，男，1987年生，2013年獲長春理工大學光學工程專業(yè)碩士學位，現(xiàn)在中國空間技術(shù)研究院飛行器設(shè)計專業(yè)攻讀博士學位。研究方向為航天光學遙感技術(shù)。E-mail: cx1122pp@163.com.

2017-12-11

國家自然科學基金（61701023）