自旋稳定静止气象卫星星上黑体辐射定标修正模型研究

自旋稳定是目前我国在轨业务运行的两颗静止气象卫星运用的平台技术，由于受到卫星平台限制导致星载辐射计在光路设计上存在缺陷，无法将星上黑体放置在辐射计的最前端，实现与对地观测目标信号相同的全光路观测，因此无法完成星上黑体绝对辐射定标。通过针对风云二号C、D星的初步研究显示，根据星上光路结构和前后光路观测差异建立修正模型，可以实现后光路黑体定标信号的全光路等效修正。本项目拟通过对风云二号在轨业务运行的和后续规划的03批卫星遥感器光学系统背景辐射的深入研究，利用统计模型或神经网络的方法分段建立星上黑体辐射定标修正模型，完成自旋稳定静止卫星星上黑体全光路绝对辐射定标，并对修正模型进行敏感性分析，对模型的定标精度进行评价和验证。从而丰富卫星遥感器在轨星上黑体辐射定标的理论与方法，解决星上黑体辐射定标修正模型建立的关键科学问题，希望在卫星遥感器光学系统背景辐射和星上黑体定标修正模型研究上取得原创性成果。

风云二号气象卫星（FY-2）是我国自行研制的第一代地球静止轨道气象卫星，与极地轨道气象卫星相辅相成，构成我国气象卫星应用体系。但是，风云二号卫星在一些基础性、关键性技术上，与国际先进水平相比仍然存在差距。目前，在轨业务运行的几颗静止轨道气象卫星平台还采用的是自旋稳定技术。自旋稳定式静止气象卫星由于卫星平台的限制导致星载辐射计无法将星上黑体放置在辐射计的最前端，实现与对地观测目标信号相同的全光路观测，星上定标黑体只能从后光路插入。如果直接利用该定标黑体信号进行星上红外通道绝对辐射定标必然出现较大偏差。因此，根据星上光路结构和前后光路观测差异的物理机制建立修正模型，实现后光路黑体定标信号的全光路等效修正，是解决目前FY-2号气象卫星遥感数据定量化应用的关键科学问题。.我国风云二号气象卫星后续还规划了多颗卫星，其在光学系统设计上与之前的几颗卫星一样，因此，其红外通道星上定标系统的缺陷依旧存在。而这种缺陷对风云二号卫星红外数据的定量化应用影响巨大。本项目针对风云二号卫星红外分裂窗通道建立星上黑体定标修正模型的相关研究工作，对FY-2D的部分历史数据进行了全光路星上黑体再定标处理，并对新定标结果进行精度分析与评价。利用卫星在轨的交叉定标结果计算出前光路的贡献量，通过星上下传的前光路关键光学部件遥测温度数据，建立模型对前光路的贡献进行模拟。将模型模拟的前光路贡献加入星上黑体定标流程，完成对FY-2卫星全光路星上黑体定标。研究表明，这是一种针对不具备全光路观测能力的红外遥感在轨星上黑体定标的有效解决方案。.基于GSICS定标结果建立的星上黑体定标模型，可以利用星上黑体数据和遥测温度数据独立完成FY-2D红外分裂窗通道的星上黑体辐射定标，且定标精度可以达到与IASI/AIRS相当的精度。该定标模型可以脱离GSICS交叉定标业务系统输出的定标结果而独立完成，具有推广应用于整个风云二号系列卫星星上黑体定标的能力。在建模方面，利用统计模型建立了各个光学部件辐亮度与光路背景辐射贡献量之间的关系，获取了星上黑体辐射定标的全光路修正模型，未来利用神经网络的方法来获取模型的相关参数，相信可以取得更好的定标精度。