摘要: 随着航天技术的发展，空间目标光电探测已成为世界各国竞相发展的重要研究方向。在使用地基设备对空间目标进行探测时，探测系统接收到的辐射信息除在轨运行目标自身的辐射外，还包括大气中气体分子和气溶胶微粒对太阳辐射的散射和吸收，这些散射和吸... 展开 随着航天技术的发展，空间目标光电探测已成为世界各国竞相发展的重要研究方向。在使用地基设备对空间目标进行探测时，探测系统接收到的辐射信息除在轨运行目标自身的辐射外，还包括大气中气体分子和气溶胶微粒对太阳辐射的散射和吸收，这些散射和吸收作用构成了天空背景辐射。而地基光电探测设备大多是通过比较目标与背景辐射强度和光谱(反射谱和辐射谱)的差异来识别目标的，空间目标与天空背景光谱辐射亮度的差异直接决定探测质量。因此天空背景光谱辐射特性的精确测定是开展空间目标探测和地对空遥感等领域研究的前提和基础。 传统的天空背景辐射特性测量仪器大多采用固定型工作方式，即对天空背景的特定区域进行拍摄及测量，整个测量过程与空间目标的运行轨迹并不相关，无法对空间目标运行轨迹的天空背景辐射特性进行实时测量。针对传统测量仪器在测量位置精度及实时性等方面的不足，本文提出了一种基于空间目标运行轨迹的新型天空背景辐射特性测量系统。通过该系统，可以建立测量设备与空间目标在时间及空间上的对应关系，从而实现对空间目标所经过的天空背景光谱辐射特性的自动测量，满足空间目标探测领域在测量精度及测量实时性等方面的要求。本文的研究内容包括以下几个方面: 1.介绍了大气层结构和大气成分;并通过对大气中气体分子和气溶胶微粒的吸收和散射作用的分析，说明了大气对天空背景光谱辐射特性的影响;以MODTRAN软件为例，介绍了大气辐射传输模型与算法。 2.设计一种空间目标轨迹自适应天空背景光谱辐射特性测量系统。该系统采用双轴地平式U型结构，水平轴和垂直轴系统均采用直流力矩电机直接驱动;用绝对式光电轴角编码器完成俯仰、方位角的实时测量;加入时统终端，具有GPS、北斗授时功能，并能够实时显示经度、纬度、海拔等位置信息;引入测量电视，通过恒星星体测量，采用天体定向法建立系统基准方向;选用积分球和光纤光谱仪作为天空背景光谱辐射亮度的接收器件，从而提高数据获取的实时性和准确性。 3.通过波长校准、辐射量值标准传递及系统光谱辐射定标，确定整个系统的光谱辐射响应度，并将其应用到数据采集和处理过程中，将采集的数字量反演成相应的天空背景光谱辐射亮度。结果表明:系统光谱位置最大误差为:0.31nm，系统光谱辐射定标的标准不确定度为:2.96％。 4.利用该系统在外场进行了引导测量实验，并将测量结果与MODTRAN模拟计算的结果进行了比对，结果表明:两者得到的天空背景光谱辐射亮度曲线在曲线形状上较为接近，系统测得的天空背景相关特性与天空背景的真实情况相符合，该系统能够实现对空间目标所经过的天空背景光谱辐射特性的自动测量。 收起