[发明专利]一种多光合一大口径空间相机在轨星上红外辐射定标系统

说明书

本发明提供的大口径红外相机在轨星上红外辐射定标系统，将低温定标灰体和高温定标黑体交替移入光路，获取对应的图像，通过获取低温灰体和高温黑体的辐射亮度差值，与对应图像像元灰度值的差值，有效扣除了相机内部杂散辐射的影响，通过数据处理获取对应像元的辐射响应度，提高定标精度和定量化反演的水平。

技术领域

本发明涉及空间光学技术领域，特别涉及一种大口径红外空间相机在轨星上红外辐射定标系统。

背景技术

随着空间光学遥感器的发展，可见光空间相机的口径逐渐增大到1m，1.5m，甚至2.0m量级及更大口径，利用可见光相机的大光学口径，在光学系统中增加红外分光设计，实现同时获取可见近红外、中波红外、长波红外等多个谱段的遥感图像，特别是红外光学系统利用大口径实现了高分辨率探测，大幅提升探测能力。此前红外相机单独一套光学系统，受红外光学材料的限制，难以实现大口径的高分辨率探测，一般在300mm量级以内。在轨星上辐射定标主要由三种方式：一是采用扩展面源黑体，对其进行全口径的多温度点的辐射定标，该定标参数中包含空间相机自身的热辐射信号在内，定标精度相对较低；二是在采用扩展面源体的同时，借助冷黑太空获取低温辐射定标信号，完成多温度点的辐射定标，该方法可以有效的扣除相机本体热辐射对定标的影响，但是对于大口径的红外相机或者卫星不具备大幅摆动能力的卫星，难以利用该方法进行在轨定标；三是当黑体入光口不能对准冷黑空间时，采用高温、低温两种扩展黑体辐射源定标方法，由于低温黑体的温度一般与相机本体的温度相当，仍然具有较高的热辐射。但是对于多光合一共口径的大口径光学系统，以上辐射定标方法都不能满足定标要求。特别是为满足大口径光学系统的大面源黑体的重量、功耗、均匀性、以及运动机构等因素，造成定标系统的高成本、高风险和低可靠性。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种体积小、功耗小、重量轻的在轨星上红外辐射定标系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种大口径空间相机在轨星上红外辐射定标系统，包括：主镜、次镜、三镜、分光镜、红外反射镜、可见光焦平面组件、红外成像组件及红外定标组件，所述红外定标组件设置于所述红外反射镜和红外成像组件之间，可见光和红外的复合光束经过所述主镜反射，入射到所述次镜上，再进入所述三镜并经所述三镜反射后入射到所述分光镜上，所述分光镜对入射的可见光进行反射并对入射的红外光进行透射，经所述分光镜反射的可见光入射到所述可见光焦平面组件上，经所述分光镜透射的红外光线入射进入所述红外反射镜，并经所述红外反射镜反射到所述红外成像组件上，所述红外定标组件移入所述红外光线所在的光路，所述红外成像组件采集所述红外定标组件形成的对应图像，并根据所述对应图像的灰度值差值和对应的辐射亮度差值得到辐射响应度，再根据所述辐射响应度对卫星图像进行非均匀性校正和定量化反演。

在一些较佳的实施例中，所述红外定标组件包括位移驱动结构、通光孔、定标黑体及定标灰体，所述位移驱动结构可驱动所述通光孔、定标黑体及定标灰体移入光路中。

在一些较佳的实施例中，所述定标黑体包括依次层叠设置的有效辐射面、匀热层、面加热层及隔热保温层，所述有效辐射面、匀热层、面加热层及隔热保温层由框架固定，所述有效辐射面由若干个涂有高发射率黑漆的锥型凸台组成。

在一些较佳的实施例中，所述定标灰体包括依次层叠设置的有效辐射面、匀热层、面加热层及隔热保温层，所述有效辐射面、匀热层、面加热层及隔热保温层由框架固定，所述有效辐射面由表面镀金形成的漫反射表面。

在一些较佳的实施例中，所述匀热层内包括有高精度温度传感器。

在一些较佳的实施例中，采用短期两点定标方式，所述短期两点定标方式具体为：

所述位移驱动结构驱动所述定标灰体移入所述红外光线所在的光路，所述红外成像组件采集所述定标灰体的图像；