晨昏轨道卫星微光仪器杂散光分析修正

• 作 者: 杨涛
• 出 处: 北京理工大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 晨昏轨道卫星 微光探测器 杂散光修正 最小二乘法曲线拟合

常规的空间探测器的波段多为可见光与红外波段,而可见光波段的探测器往往只能在白天工作,因为夜晚时由于传感器灵敏度的限制可见光难以观测。随着微光探测器的发展,星载微光探测器已经开始出现,并且微光遥感图像已经运用到了许多领域,针对晨昏区域微光探测器的需求也越发明显。虽然仪器设计方会在设计阶段进行杂散光分析并设计杂散光抑制的设备,但卫星仪器在轨后,其星上载荷运行时仍有可能出现杂散光。并且星载微光探测仪器在晨昏区域极易受到杂散光影响,导致图像出现亮条纹噪声,影响观测数据。针对这一问题,本文对微光探测器的杂散光修正算法展开研究。首先本文结合晨昏轨道卫星的轨道特点分析该类卫星的杂散光出现原因。利用晨昏轨道卫星模拟数据以及相应的预设参数,采用SGP4模型与参数法地理定位方法,建立一套晨昏轨道卫星轨道模拟系统。通过分析NPP极轨卫星在晨昏区域获取的数据杂散光的特点,与获得的晨昏轨道卫星微光仪器数据对比,分析得到了晨昏轨道卫星杂散光的特征,找到可能出现的区域以及原因。然后根据分析得到的杂散光出现因素,设计了相应的晨昏轨道卫星微光仪器杂散光修正算法。对获取的杂散光数据进行图像预处理去除干扰光源的影响,利用DMSP卫星夜间城市灯光数据去除城市灯光以及利用中值去除探测器异常点等,使数据尽可能的只保留杂散光。设计了自动区域划分方法从数据中找到受杂散光影响的具体区域,获得数据开始和截止边界,利用基于最小二乘法的多项式曲线拟合的方法建立杂散光与太阳天顶角的数学模型。最后通过三次样条插值的方法建立整个数据的杂散光查找表。最后利用杂散光查找表对同一月份内受杂散光影响的数据进行修正实验,并利用与受杂散光影响数据相同月相相同地面观测点但是时间与天顶角不同的两种无杂散光标准数据,与修正结果进行比较。结果显示,本文的杂散光修正算法能在保留一定地物辐射信息的前提下,有效的修正杂散光,还原地表信息。