空间遥感绝对辐射定标基准辐射计

Space remote sensing provides continuous and broad overlapping observation for the earth system, and it is valuable for national economy and security. At the present time, on-orbit radiance calibration is not traceable to international system of units, and the precision is low and cannot satisfy the application requirement. Drawing lessons from the technique route of the radiance bench mark on the ground and its transfer, a radiance bench mark used in space named Absolute Radiance Calibration Primary Radiometer (ARCPR) will be developed. Stirling cryocooler provides 20K working temperature for ARCPR, which improves thermal noises, temperature drift of the heat sink and optoelectric equivalence property. The uncertainty of radiometric measurement of ARCPR is designed to be 0.02%, which originate from high-accuracy survey of the apertures area and the ratio of absorption of the cavities. The radiometric measurement of ARCPR is traceable to international system of units, and can be transferred to the remote sensors to improve the accuracy of the radiance calibration.

空间遥感能够对地球系统进行连续的覆盖全球的观测，在国民经济和国家安全多个领域有重要的应用价值。目前空间遥感在轨辐射定标不能够溯源至国际单位制(SI)，且定标绝对精度低，不能满足应用需求。借鉴地面辐射基准及其传递技术路线，本项目提出一种在轨绝对辐射定标基准辐射计（Absolute Radiance Calibration Primary Radiometer, ARCPR）。ARCPR使用斯特林机械致冷机提供20K的工作温度，能够改善辐射计的热噪声、热沉温漂和光电等效特性。对ARCPR的孔径光阑和腔体吸收率的超低不确定度测量，使其辐射计量不确定度水平降低到0.02%，并且能够直接溯源到SI。通过标准传递和计量规范，实现可溯源至SI的绝对辐射定标，使不同遥感器有相同的比对基准，将遥感器辐射定标绝对精度在现有基础上提高一个数量级，满足全球气候变化、太阳活动监测等领域对数据精度的要求。

空间遥感能够对地球系统进行连续的覆盖全球的观测，在国民经济和国家安全多个领域有重要的应用价值。目前空间遥感在轨辐射定标不能够溯源至国际单位制(SI)，且定标绝对精度低，不能满足应用需求。借鉴地面辐射基准及其传递技术路线，本项目完成一种在轨遥感绝对辐射定标基准辐射计，在空间低温环境构建、高精度温控系统构建、高吸收比黑体腔的设计、高精度功率采样和高精度温度采样等领域上完成了关键技术攻关。研制了低温辐射计实验室原理样机，构建了前置光学系统和控制测量系统，最终完成了原理样机的性能测试。激光光功率测量重复性为0.0155%，测量不确定度为0.0164%，优于0.02%的指标要求。并且将低温辐射计与中国计量科学研究院提供的陷阱探测器进行比对，比对结果在0.02%以内相符。.本项目工作的完成，意义在于研制了适合空间使用的辐射基准仪器，为反射太阳光谱区的空间遥感器提供高精度可溯源至 SI 的辐射计量标准，不仅仅能够将现阶段的空间遥感辐射定标绝对精度在现有基础上提高一个数量级，更重要的是为不同遥感器提供相同的辐射标度，能够大大改善遥感数据的可比性和延续性，使遥感数据得到更加科学有效应用。