星载高光谱成像仪数据地面预处理系统设计

环境与灾害监测预报小卫星星座A星(简称环境-1A卫星,HJ-1A)上搭载的高光谱成像仪(HSI)是我国第一个对地成像的干涉成像光谱仪,具有多谱段、高光谱分辨率的优点.针对高光谱成像仪的特点,设计了星载高光谱成像仪数据地面预处理系统.该系统由产品生产、质量检测和定标处理单元组成,集成了高光谱成像仪数据完整性处理、背景处理...     

一种用于火星研究的成像光谱仪

成像光谱仪在未来的一系列行星无人探测活动中将发挥重要作用。光谱成像技术的科学目的在于,通过测量行星表面物质反射和发射的可见光与红外辐射光谱特性的强度与分布来弄清行星的结构组成情况。作为美国国家航宇局主持制定的“行星探测仪器确定与开发计划”的一部分,美国喷气推进实验室目前正研制一种适于多种行星探测任务的标准成像光谱仪。在“伽利略号”探测木星时使用过的近红外成像光谱仪(NIMS)的基础上,美国喷气推进实验室又研制出了Ⅰ型可见光—红外成像光谱仪(VIMS)。这台仪器已为美国航宇局初步选中,用于最近批准将要实施的“火星观察者号”航天器的探测任务中。     

超光谱成像仪的实验室定标

星载超光谱成像仪是一种空间调制型干涉光谱成像仪,文章研究了一套适用于干涉成像光谱仪、具有一定精度的实验室定标方法,满足了超光谱成像仪的实验室定标要求。采用激光光源进行光谱定标,光谱定标精度优于2nm。用远距点光源光路进行CCD探测器像元响应不均匀性修正,并进一步用天空背景光或均匀平行光进行全系统光能传输不均匀修正,实现了干涉图平场,相对定标精度达到2.46%。采用太阳模拟光源和均匀平行光路,用光谱辐射度计（ASD）实现标准辐射亮度的传递进行光谱辐射度定标,绝对定标精度达到8.21%。     

超光谱成像仪成像电路的设计与实现

超光谱成像仪是环境减灾-1A卫星的主载荷之一,也是我国第一台采用静态干涉型光谱成像技术的星载遥感相机。成像电路是超光谱成像仪的核心组件之一,文章介绍了超光谱成像仪成像电路的系统组成,以及各功能模块的结构、功能和设计原理。     

太空新航线

美欧火星探测任务有效载荷选定 8月2日,美国航宇局和欧空局从19次方案中选定了“外空火星微量气体轨道器”要携带的5台科学仪器,分别是火星大气微量分子掩星光谱仪、高分辨率掩日与天底点光谱仪、外空火星气候探测仪、高分辨率立体彩色成像仪和火星大气全球成像实验设备。这标志着双方在2009年7月一次会议上达成协议的一项联合火星探测计划的启动。     

轻小型高光谱成像仪前置望远系统设计

轻小型、高分辨率已经成为高光谱成像仪的发展趋势。文章基于Offner型光谱成像系统的结构特点,分析了高光谱成像仪前置望远系统的设计特殊性,利用同轴反射系统的几何光学理论求解方法,给出了一种长焦距、大视场的高光谱成像仪前置望远离轴三反远心系统的设计思路和设计结果,光学系统焦距2 500 mm,视场角达到12°。分析表明,该设计在奈奎斯特频率71.4线对/mm处调制传递函数接近衍射极限,结构紧凑,不仅适用于Offner型光谱仪前置望远光学系统,还可用于其它大视场远心光学系统。     

环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪设计与验证

高光谱成像仪是环境减灾二号A/B卫星上唯一可以获取高光谱数据的载荷。文章从幅宽和空间分辨率2个方面介绍了国内外高光谱成像仪的发展现状;基于大孔径静态干涉光谱成像(LASIS)技术原理和高光谱成像仪系统组成,提出幅宽增大和空间分辨率提高会带来偏流角偏差控制和高速图像传输等问题;对摆镜“轻巧型”结构、高精度运动部件及大尺寸高精度干涉仪进行设计,以满足偏流角偏差分析提出的高光谱成像仪推扫方向与探测器光谱方向夹角优于2.7′的要求,采用大面阵CCD高速成像技术,实现电路规模仅为原有技术的1/4。环境试验和在轨成像结果表明：高光谱成像仪调制传递函数(MTF)大于0.24,星上定标精度优于2 nm,在轨获取的可见光近红外(VNIR)及短波红外(SWIR)光谱图像立方体正确,曲线准确度相对偏差优于5%,高光谱成像仪的设计具有有效性。     

卫星运动对压缩编码孔径光谱成像的影响

用于遥感光谱成像的光谱成像仪普遍存在信息获取慢、光子收集效率低、信噪比低或焦平面阵列大等问题,另外数据立方体庞大的数据量给数据传输造成了极大压力。为了从根本上解决这些问题,文章提出将压缩编码孔径应用于遥感光谱成像中,即压缩编码孔径遥感光谱成像。文章对卫星平台的俯仰、侧滚和偏航运动进行建模,然后利用此模型对成像过程进行仿真和重建,提高了成像品质。由于运动模型以及压缩编码孔径成像技术的引入,使得遥感光谱图像的压缩在成像过程中完成,从而大大提高了传统焦平面阵列的利用率,减小了数据传输的压力,减小了成像光谱仪的体积、质量与成本。     

高光谱侦察技术特点及其对地面军事目标威胁分析

介绍了高光谱成像探测的原理和特点。给出了国外高光谱侦察技术的发展现状、主要计划项目和趋势。讨论了高光谱侦察技术在战场情报侦察、伪装隐身目标探测,以及机动目标追踪识别等对地面军事目标的侦察威胁。     

狭缝均质器型成像光谱仪光学设计

为提高星载成像光谱仪光谱数据保真度,抑制地面场景不均匀性造成的光谱失真,文章设计一种狭缝均质器型成像光谱仪光学系统,包括特定像散的前置望远系统、狭缝均质器和分光系统.通过狭缝均质器的引入,将实现匀化星载成像光谱仪中沿轨方向的景物光线,提高狭缝宽度方向照明均匀性,抑制光谱响应函数失真.设计结果显示:成像光谱仪通过四倍过采...     

航天超光谱成像技术原理及其发展现状

介绍了国际航天超光谱成像仪的发展状况,简要分析了光栅型超光谱成像仪和干涉型超光谱成像仪的原理,并对我国发展航天超光谱成像遥感技术提出了建议。     

MightySat-2.1卫星发回第一张超光谱图像

于2000年7月19日从美国范登堡空烟基地发射的MightySat-2.1卫星9月初从太空发回了第一张超光谱图像。MightySat-2.1型卫星的轨道高度为547 km,星上携带了10种试验仪器,其中有1台试验成像仪—傅里叶超光谱成像(FTHSI)。 傅里叶超光谱成像仪是由美国新墨西哥州阿尔伯克基的克斯特尔公司生产制造的,被认为是第一个可在轨运行、技术公开的超光谱系统。该成像仪的视场为15 km×20 km,采用推进     

月球测图技术发展及其关键技术分析

首先针对国外有关测绘技术和方案,对国际月球探测测绘历程进行概括总结,并针对CCD立体观测、干涉雷达测量、扫描激光测绘等3种主要的测绘方案进行分析比较,继而提出适合我国月球探测目标的三维遥感测绘成像技术途径,并对月球探测器三维遥感数据的信息成像模型进行了分析和阐述,对数据表示、处理和存储进行论述;建议“采用组合CCD相机和成像光谱仪的月球三维遥感”作为我国环月遥感立体测绘的首选方案。     

“高分五号”卫星概况及应用前景展望

"高分五号"卫星是中国高分辨率对地观测系统重大专项中实现高光谱分辨率观测的卫星,运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪等6台有效载荷,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测手段,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;载荷的光谱分辨率最高可达0.03cm~(–1),具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高可达0.008cm~(–1)。卫星将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。     

MERIS光谱仪与成像通道

MERIS光谱仪是一种用于欧空局ENVISAT-1卫星上的推扫式中等分辨率光谱成像仪。其对地观测的光谱范围为400-1050um,天底点处空间分辨率为26m,刈幅度为1500km,主要提供海洋和陆地信息。 MERIS光谱仪有6台相机,呈扇形并置在一起,视场角可达82° 该光谱仪独特之处在于能够根据地面指令在整个光谱范围内选择窄谱段的位置和宽度,一共可选择15个谱段,带宽在1.25-30nm之间。 本文详细介绍该光谱成像仪的关键部件,如光谱仪的光学系统,配有超薄背光照明CCD、工作温度为-25℃的焦面机构,低噪声视频模拟装置及信号12bits数字化。     

高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪光学系统设计

针对高空间分辨率、高光谱分辨率和大幅宽成像的遥感应用需求,提出了高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪技术方案,分析确定了成像光谱仪光学系统指标,设计了空间成像光学系统和光谱成像光学系统.空间成像光学系统采用自由曲面离轴三反设计方案,实现了大视场、大相对孔径像方远心设计,系统相对畸变小于0.02％;光谱成像光学系统的狭缝长度超...     

用于遥感光谱探测的干涉成像光谱技术

由于干涉成像光谱仪具有高通量、高光谱分辨率和光谱多通道等优点 ,成为超光谱分辨率遥感方面的研究热点 ,文章简要分析了国内外的研究现状和干涉成像光谱仪的应用前景 ,主要介绍时间调制型干涉成像光谱仪和基于变形Sagnac干涉仪、双折射棱镜及Savart板等空间调制型的干涉成像光谱仪的形式、原理和特点 ,分析了其光学结构和影响光谱分辨率的因素。     

远紫外遥感探测地球临边的电离层电子密度反演技术

随着紫外光谱探测技术的发展和空间天气研究的需要,远紫外遥感逐渐成为高层大气和电离层状态的重要诊断方式。文章采用氧原子135.6 nm谱线作为工作波段,研究从远紫外光谱成像仪的地球临边探测数据中反演得到电离层电子密度剖面的方法,首先介绍氧原子135.6 nm夜气辉的辐射机理;然后假设电离层是球对称的分层结构,建立光谱成像仪探测地球临边的离散观测模型,通过非负条件约束的最小二乘法获得氧原子135.6 nm体辐射率的离散高度分布,并据此反演得到离散的电子密度高度分布;最后对美国TIMED卫星的全球紫外成像仪GUVI的135.6 nm夜气辉临边探测数据进行反演,得到的电离层电子密度与GUVI网站数据产品提供的电子密度在高度和地理纬度分布上都具有很好的一致性。     

几种新型的星载多光谱和成像光谱仪

近几年出现了几种新型的星载多光谱和成像光谱仪,例如:Landsat-7卫星的有效载荷增强型主题测绘仪+（ETM+）;EOS AM-1卫星的有效载荷多角度成像光谱仪（MISR）和先进空间热发射和反射辐射计（ASTER）;特殊探测器紫外成像光谱仪（SSUSI）。文章从结构、性能参数等方面综述了这几种星载成像光谱仪。     

临近空间短波红外多光谱成像技术

伪装、隐身技术的发展,使传统的探测、侦察手段已难以适应要求.在临近空间平台上进行多光谱、高光谱对地探测,可以在敌方一定程度的伪装、隐身条件下完成对目标区域的成像侦察,有效地识别地面的各类伪装、空中隐身飞行器等军事目标.开展了临近空间机栽短波红外多光谱成像技术探索性研究,取得了初步成果.