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基于高阶统计量的静止气象卫星成像仪杂散光处理研究
  • 项目名称:基于高阶统计量的静止气象卫星成像仪杂散光处理研究
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:40401040
  • 申请代码:D0106
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2005-01-01-2007-12-31
  • 项目负责人:郭强
  • 负责人职称:研究员
  • 依托单位:中国气象科学研究院
  • 批准年度:2004
中文摘要:

风云二号卫星的观测图像中有明显的杂散光。仪器设计端的工作并不能完全遏制系统中杂散光的存在,且基于二阶统计的背景(含杂散光)抑制和利用查询表的杂散光校正等方法的处理效果并不理想。杂散光成为制约静止气象卫星成像仪资料定量化应用的主要因素。本项目试图在分析成像仪杂散光作用机理及与目标信号和系统噪声耦合模式的基础上,建立基于高阶统计量分析的、能够完整描述成像仪杂散光空间能量分布的反演模型,并通过对地球圆盘外区域确定杂散光的特征学习来自适应修正模型的部分参数。拟采用两种方法来求解模型参数基于杂散光高阶谱分析的ARMA模型系统辨识和基于杂散光高阶统计特征空间的最佳正交基分解。模型将作为卫星在轨定标前的主要资料预处理模块,并被期望能进一步改善定标精度、提高卫星资料定量化应用水平。项目的理论和技术成果可以直接为静止轨道其它对地遥感仪杂散光处理所使用,同时,对于极轨平台对地遥感仪的杂散光分析也有借鉴意义。

结论摘要:

杂散光(在红外波段也称为杂散辐射)是制约星载遥感仪器定量应用的主要因素之一,它通常包括遥感仪器自身的背景辐射和视场外目标的耦合辐射。这其中,前者可通过背景抑制技术来解决;而后者则具有明显的随机、非二阶稳态等特性,在采用视场分光技术时将不可避免地出现在观测图像中,无法通过定标来校正。本项目以我国风云二号静止气象卫星多通道成像仪为例,分析了视场分光条件下,由"折镜镜面反射漏光"引入的随视场外目标变化的杂散光产生机理,建立了杂散光与观测信号及系统噪声的广义叠加耦合模型,并在高阶统计时域空间内构造了可用来描述杂散光空间能量分布的"六元特征组"模型,并实现了对该类型杂散光的有效去除。互定标测试结果显示风云二号B星去除杂散光后的红外通道定标精度提高了3~10倍;同时,去除杂散光后的可见光通道,有效空间分辨率提高了约10%,这些为高精度在轨定标及其后续定量化应用奠定了重要基础。此外,针对风云二号后续星中存在的"非镜面反射漏光"杂散光,提出了减小折镜关键面的设计方案,可从源头上进一步遏制随视场外目标变化的杂散光影响。该项目研究成果,为我国星载遥感仪器杂散光抑制设计和地面处理提供了有益的参考。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
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