一种星载成像光谱仪星上定标系统及定标方法与流程

本发明涉及光谱仪器辐射定标领域，特别涉及一种星载成像光谱仪星上定标系统及定标方法，该系统可应用于星载成像光谱仪器星上定标。

背景技术：

星上辐射定标是利用不变的太阳光对整个仪器进行辐射定标，用以监测仪器在轨运行期间各光学部件的变化情况。

星上辐射定标是保证仪器性能长期稳定和反演精度的关键，通常采用漫反射板的方法进行定标，特别是在卫星上的紫外和可见波段多采用漫反射板将稳定的光源，如太阳光，引入光谱仪器的光路中对光谱仪器进行辐射定标。发射过程中以及在轨运行期间，星载成像光谱仪的光学结构和电子学部件会发生性能改变，导致实验室辐射定标建立的数字化模型发生改变，为了得到更精确地光谱图像数据，更好的监测在轨运行期间仪器内部性能的变化，必须进行星上定标对这些变化进行校正。

目前的星载光谱仪星上定标主要用“太阳光+漫射板组”的方法。该方法采用固定在选择盘上的漫射板组实现辐射定标。2004年搭载于Aura卫星上的OMI(Ozone Monitoring Instrument)采用该方法进行辐射定标(参考文献[1]：Marcel R.Dobber,Ruud J.Dirksen,Pieternel F.Levelt,G.H.J.van den Oord,Robert H.M.Voors,Quintus Kleipool,Glen Jaross,Matthew Kowalewski,Ernest Hilsenrath,Gilbert W.Leppelmeier,Member,IEEE,Johan de Vries,Werner Dierssen,and Nico C.Rozemeijer“Ozone Monitoring Instrument Calibration”IEEE 2006，vol.44，)。在该文献中，如图1所示，漫反射板安装于主镜后，卫星切换至太阳工作模式时，太阳光从太阳口进入，不经过第一面反射镜直接照射至漫反射板，利用电机旋转折光镜，将光线引至退偏器并进入光谱仪系统。该方法的优点是可以监测漫反射板反射率的变化，提高辐射定标精度，缺点是不能对第一面反射镜的变化情况进行监测，每次定标时需要三个电机同时工作，降低了仪器的可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于：解决已有技术中不能对所有光学器件进行长期监测的缺陷，提供一种星载成像光谱仪星上定标系统，该系统包括一台步进电机、三块漫反射板和转动部件，能够对对星上所有光学器件进行长期监测，而且整个系统具有较高的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种星载成像光谱仪星上定标系统，所述系统包括：所述系统包括：定标转台1、步进电机2、转动轴承3、漫反射板组和光耦定位板4；所述漫反射板组包括三个漫反射板：A1漫反射1-1、A2漫反射板1-2和A3漫反射板1-3；三个漫反射板固定于定标转台1的底部；所述步进电机2驱动转动轴承3旋转，从而带动定标转台1转动；定标转台1用于调整成像光谱仪的工作模式、切换漫反射板组的三个漫反射板进入工作位置、同时起到切换工作模式后遮光的作用；所述光耦定位板6用于定位漫反射板的位置，配合步进电机2精确定位太阳模式下漫反射板的位置。

上述技术方案中，所述系统还包括：太阳口遮光罩5，用于遮挡空间杂散光。

上述技术方案中，A1漫反射板1-1和A3漫反射板1-3对称分布在A2漫反射板1-2的左右两边；定标转台1的圆心到A1漫反射板1-1的中心的连线与定标转台1的圆心到A2漫反射板1-2的中心的连线的夹角为39.6°。

上述技术方案中，所述步进电机2采用J36BYG002型号的步进电机，电机的步进角为1.80，分度误差优于5′。

上述技术方案中，所述A1漫反射板1-1用于日常的仪器监测，所述A2漫反射板1-2用于对A1漫反射板1-1的衰变进行修正，所述A3漫反射板1-3用于对A2漫反射板1-2的衰变进行修正。

基于上述的星载成像光谱仪星上定标系统，本发明还提供了一种星载成像光谱仪星上定标方法，所述方法包括：

步骤1)所述步进电机2驱动转动轴承3旋转，带动定标转台1转动，将A1漫反射板射板1-1切换至太阳口，A1漫反射板1-1的受光面与仪器望远镜系统的第一面反射镜7表面所在平面成45°夹角，光线经过A1漫反射板1-1后通过仪器望远镜系统的第一面反射镜7进入光谱仪；

步骤2)A1漫反射板1-1工作模式为每天测量1次，即每接收到14个出阴影指令，进入A1漫反射板1-1工作模式1次；

步骤3)判断A1漫反射板1-1是否连续测量10次，如果判断结果是肯定的，进入步骤4)；否则，转入步骤2)；

步骤4)所述步进电机2驱动转动轴承3旋转，带动定标转台1转动，将A2漫反射板1-2切换至太阳口，A2漫反射板1-2测量1次；

步骤5)判断A2漫反射板1-2是否工作过9次，如果判断结果是肯定的，转入步骤6)；否则，转入步骤1)；

步骤6)所述步进电机2驱动转动轴承3旋转，带动定标转台1转动，将A3漫反射板1-3切换至太阳口，A3漫反射板1-3测量1次；

步骤7)三个漫反射板的循环星载成像光谱仪辐射定标结束。

本发明的优势在于：

1、本发明的系统中的漫反射板放置于星载光谱仪器的太阳入射口处，照射在漫反射板上产生的散射光经过主镜进入光谱仪，监测了包括主镜在内的所有光学元件；

2、本发明的系统仅采用一台步进电机，提高了系统的可靠性，也使系统更加简单轻巧。

附图说明

图1为本发明的星载成像光谱仪星上定标系统的结构组成示意图；

图2为本发明的定标转台和漫射板组的示意图。

附图标识

1、定标转台 1-1、A1漫反射板 1-2、A2漫反射板

1-3、A3漫反射板 2、步进电机 3、转动轴承

4、光耦定位板 5、太阳口遮光罩 6、光谱仪壳体

7、仪器望远镜系统的第一面反射镜

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，一种星载成像光谱仪星上定标系统所述系统包括：定标转台1、步进电机2、转动轴承3、漫反射板组、光耦定位板4和太阳口遮光罩5。

如图2所示，所述漫反射板组包括三个漫反射板：A1漫反射板1-1、A2漫反射板1-2和A3漫反射板1-3；三个漫反射板固定于定标转台1的底部，A1漫反射板1-1和A3漫反射板1-3对称分布在A2漫反射板1-2的左右两边，定标转台1的圆心到A1漫反射板1-1的中心的连线与定标转台1的圆心到A2漫反射板1-2的中心的连线的夹角为39.6°，同样的，定标转台1的圆心到A2漫反射板1-2的中心的连线与定标转台1的圆心到A3漫反射板1-3的中心的连线的夹角为39.6°。

所述步进电机2驱动转动轴承3旋转，带动定标转台1转动，定标转台1用于调整成像光谱仪器的工作模式、切换漫反射板组的三个漫反射板进入工作位置同时起到切换工作模式后遮光的作用。所述光耦定位板4用于定位漫反射板的位置，配合步进电机1精确定位太阳模式下漫反射板的位置。所述太阳口遮光罩5用于遮挡空间杂散光。

所述步进电机2采用J36BYG002型号的步进电机，电机的步进角为1.80，分度误差优于5′。

A1漫反射板1-1用于日常的仪器监测，A2漫反射板1-2用于对A1漫反射板1-1的衰变进行修正，而A3漫反射板1-3用于对A2漫反射板1-2的衰变进行修正。考虑到空间环境对漫反射板的影响，A2漫反射板1-2和A3漫反射板1-3在不使用时均隐藏于背光处，不受太阳紫外辐射的照射。

一种星载成像光谱仪星上定标方法，基于上述星载成像光谱仪星上定标系统实现，所述方法包括：

步骤1)所述步进电机2驱动转动轴承3旋转，带动定标转台1转动，将A1漫反射板1-1切换至太阳口，A1漫反射板1-1的受光面与仪器望远镜系统的第一面反射镜7表面所在平面成45°夹角，光线经过A1漫反射板1-1后通过仪器望远镜系统的第一面反射镜7进入光谱仪；

步骤2)A1漫反射板1-1工作模式为每天测量1次，即每接收到14个出阴影指令，进入A1漫反射板1-1工作模式1次；

步骤3)判断A1漫反射板1-1是否连续测量10次，如果判断结果是肯定的，进入步骤4)；否则，转入步骤2)；

步骤4)所述步进电机2驱动转动轴承3旋转，带动定标转台1转动，将A2漫反射板1-2切换至太阳口，A2漫反射板1-2测量1次；

步骤5)判断A2漫反射板1-2是否工作过9次，如果判断结果是肯定的，转入步骤6)；否则，转入步骤1)；

步骤6)所述步进电机2驱动转动轴承3旋转，带动定标转台1转动，将A3漫反射板1-3切换至太阳口，A3漫反射板1-3测量1次；

步骤7)三个漫反射板的循环星载成像光谱仪辐射定标结束。

每个漫反射板的定标时间约为2分钟。

经过试验验证，该系统能应用于空间光谱仪器星上定标。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。