[发明专利]地基自动化月球观测短波红外高光谱成像系统及使用方法

说明书

本发明涉及一种地基自动化月球观测短波红外高光谱成像系统及使用方法，该高光谱成像系统由短波红外高光谱成像仪、二维跟踪转台、外场辐射定标设备、电源及配电系统、采集控制计算机及采集控制软件组成。其中短波红外高光谱成像仪包括：前置光学镜头组件、光谱定标设备、短波红外分光组件、制冷型短波红外探测器组件、温度控制组件。本发明解决了目前地基对月高光谱成像观测中缺乏短波红外波段观测手段，以及由于背景辐射和环境温度变化带来的光谱辐射测量数据不准确和稳定性差的技术问题。

技术领域

本发明涉及月球光谱辐射测量领域，适用于地基自动化月球高光谱成像观测、光谱辐射照度的测量以及光谱辐射亮度的测量，具体涉及一种地基自动化月球观测短波红外高光谱成像系统及使用方法。

背景技术

航天遥感器辐射定量化应用是航天遥感领域的重要发展方向。月球作为离地面最近的自然天体，具有非常高的反照率稳定性，可以用作航天遥感器辐射度相对定标和辐射度绝对定标的标准参照体。

月球光谱辐射测量和光谱成像观测可以建立月球光谱辐射标准化模型，进而为航天遥感器定标和定量化应用提供前提条件，获得国内外广泛关注。

美国国家航空航天局和美国地质调查局共同开发的自动化月球观测系统采用滤光片作为光谱分光方案，可以获得可见光到近红外波段(350nm-950nm)的23个光谱通道和短波红外波段(950-2350nm)的9个光谱通道的光谱辐射数据，由于其获得光谱辐射数据的光谱通道数较少，尤其是在短波红外波段只有9个通道的不连续数据，因此依据该数据建立的月球辐射模型在绝对精度上与辐射定标需求上还存在差距。

中国专利，申请号为：201510515310.1，名称为《地基可见高光谱分辨率月球观测系统》的方法专利，该专利的方案是采用棱镜色散方式可实现可见光到近红外波段(400-1000nm)的连续光谱辐射观测，但是这种方式无法覆盖短波红外波段(1000-2500nm)的辐射观测，其原因是由于短波红外波段的探测器材料、工艺、背景辐射特性、稳定性变化规律等方面与可见光到近红外波段差异较大。

因此现有的观测系统方案均无法满足短波红外波段的月球高光谱成像和光谱辐射观测需求。

发明内容

为了解决现有的月球观测系统均无法满足短波红外波段(1000-2500nm)的月球高光谱成像和光谱辐射观测需求，本发明提供了一种地基自动化月球观测短波红外高光谱成像系统及使用方法。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种地基自动化月球观测短波红外高光谱成像系统，包括短波红外狭缝型高光谱成像仪、二维跟踪转台、捕获相机、辐射定标设备、光谱定标设备、采集控制计算机以及电源及配电设备；

短波红外狭缝型高光谱成像仪安装于二维跟踪转台上，在二维跟踪转台的带动下，将短波红外狭缝型高光谱成像仪的光轴指向月球运行轨道的前方且短波红外狭缝型高光谱成像仪的狭缝与月球运行方向垂直，开始进行图像采集；

捕获相机安装于短波红外狭缝型高光谱成像仪上，并且捕获相机光轴与短波红外狭缝型高光谱成像仪的前置光学镜头组件的光轴指向一致，捕获相机的视场大于短波红外狭缝型高光谱成像仪的视场，用于将月球引导入短波红外狭缝型高光谱成像仪的视场内；

辐射定标设备位于二维跟踪转台一侧，用于对短波红外狭缝型高光谱成像仪进行辐射标定；

光谱定标组件将标定光引入短波红外狭缝型高光谱成像仪的狭缝处，用于对短波红外狭缝型高光谱成像仪进行实时的光谱定标；

采集控制计算机分别与短波红外狭缝型高光谱成像仪、二维跟踪转台、捕获相机、辐射定标设备、光谱定标设备以及电源及配电设备电连接，用于控制完成图像采集、配电系统的控制以及全系统参数设置；