Автореферат (1025232), страница 4
Текст из файла (страница 4)
На Рисунке 6 показаны их разности (область660-1210 см-1) в терминах СПЭЯ, усредненные по всем совмещенным измерениям и соотнесенные с пороговой спектральной яркостью (NESR). Видно, что всреднем по диапазону разность измерений двумя приборами не превышает(0,1-0,2) мВт/(м2·ср·см-1), а наличие «всплесков» в линиях поглощения газов вызвано, по всей видимости, остаточной погрешностью определения АФ прибораИКФС-2 (не более 3%). Тем не менее, практически для всего диапазона(660-1210) см-1 погрешность калибровки измерений ИКФС-2 не превышаетуровень радиометрического шума прибора. Также в результате данного сопоставления было получено, что остаточная погрешность спектральной привязкиИКФС-2 не превышает (2-3)·10-6.13Рисунок 6.График средней разности спектров совмещенных измерений ИКФС-2 и IASIв терминах СПЭЯ в сравнении с пороговой спектральной яркостью ИКФС-2Также в главе 4 представлены результаты восстановления целевой информации по результатам измерений ИКФС-2, полученные сотрудниками кафедры физики атмосферы СПбГУ.
При этом погрешность восстановления вертикальных профилей температуры (примерно (1-1,5) К) и относительной влажности (порядка (10-15)%) соответствует требованиям к целевой информации.Также в работе представлены результаты определения общего содержания озона по данным ИКФС-2 в сравнении с внешними независимыми измерениями(аппаратура OMI), показывающие хорошее совпадение.3.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫВ результате проведенного исследования решена актуальная и значимаядля практики научно-техническая задача обеспечения точностных характеристик бортового инфракрасного фурье-спектрометра для температурновлажностного зондирования атмосферы Земли.Основные научные и практические результаты диссертации следующие:1. На основе результатов исследования и разработанных методик проведена калибровка первого отечественного бортового инфракрасного фурьеспектрометра ИКФС-2, предназначенного для оперативного прогноза погоды иисследования климата в составе КА «Метеор-М» № 2.
Обеспечены требуемыеточностные характеристики прибора, подтверждаемые сопоставлением с данными независимых спутниковых измерений. Приведенные результаты тематической обработки и восстановления вертикальных профилей температуры и14влажности, а также общего содержания озона, свидетельствуют о пригодностииспользования измерений аппаратуры ИКФС-2 для решения целевых задач метеорологического обеспечения.2. Проведен анализ требований к точностным характеристикам бортовойаппаратуры ТВЗА высокого спектрального разрешения: радиометрическомушуму, погрешности привязки к абсолютной энергетической шкале, погрешности спектральной привязки и погрешности определения аппаратной функции.Исследованы основные источники случайных и систематических погрешностейизмерений бортовых инфракрасных фурье-спектрометров.3.
Впервые в отечественной практике проведена наземная радиометрическая калибровка бортового инфракрасного фурье-спектрометра ТВЗА (аппаратура ИКФС-2) в криогенно-вакуумной камере в условиях, максимально приближенных к орбитальным. В результате определения СПЭЯ бортового черного тела и коррекции нелинейности фотоприемника (фоторезистор на основеHgCdTe) остаточная погрешность измерения прибором ИКФС-2 яркостнойтемпературы объекта составила не более 0,3 К.4. Разработана модифицированная методика коррекции нелинейности фотоприемника, учитывающая частотные характеристики электронного тракта,постоянную составляющую сигнала интерферограммы, оцениваемую с учетомконтраста интерференции, и минимизирующая регистрируемый фотоприемником сигнал в спектральной области нечувствительности прибора (λ > 17 мкм).5.
Разработана методика спектральной привязки измерений фурьеспектрометра ТВЗА к шкале волновых чисел непосредственно по измеряемымспектрам. Обоснованы выбор спектрального поддиапазона в полосе поглощения СО2 и выбор оценочной функции, чувствительной к спектральному сдвигу.Предложенный оригинальный способ вычисления опорного спектра на основеметода главных компонент позволяет обеспечить автономность процедурыспектральной привязки (без использования внешних данных) и её реализациюсразу на этапе первичной обработки.
Применение разработанной методики позволило обеспечить спектральную привязку измерений ИКФС-2 с погрешностью не более 3·10-6 (3 ppm), что соответствует требованиям, предъявляемым каппаратуре данного класса.6. Разработана методика определения аппаратной функции фурьеспектрометра, позволяющая на основе измерений интерферограмм входногоквазимонохроматического излучения лазерных источников рассчитать спектральный отклик прибора во всем рабочем спектральном диапазоне с учетомугловой чувствительности прибора и остаточной разъюстировки интерферометра.
Для схемы изменения оптической разности хода типа «двойной маятник» получены выражения для поперечного сдвига интерферирующих пучков,15возникающего при наличии разъюстировки светоделителя и погрешности установки вершин уголковых отражателей.7. Разработанные алгоритмы преобразования интерферограмм в калиброванные спектры излучения атмосферы реализованы в программном комплексепервичной обработки данных аппаратуры ИКФС-2 (ПК «IKFSPrepSuite»), входящем в состав наземного комплекса первичной обработки и распространенияинформации космического комплекса «Метеор-М».8.
Разработанные методики и алгоритмы являются основой для калибровки модернизируемой аппаратуры ИКФС-2.1, ИКФС-2.2 (для КА «Метеор-М»№№ 2.1, 2.2) и вновь разрабатываемого фурье-спектрометра ИКФС-3 (КА«Метеор-МП»).Основные результаты диссертации изложены в работах:1. Козлов Д.А. Радиометрическая калибровка бортового инфракрасногофурье-спектрометра ИКФС-2 для температурно-влажностного зондированияатмосферы Земли // Оптический журнал.
2013. № 2(80). С. 52-58. (0,82 п.л./0,82 п.л.)2. Бортовые инфракрасные фурье-спектрометры для температурновлажностного зондирования атмосферы Земли / Д.А. Козлов [и др.] // Исследование Земли из космоса. 2013. № 6. С. 25-37. (1,12 п.л./ 0,62 п.л.)3. Калибровка бортового инфракрасного фурье-спектрометра ИКФС-2 /Д.А. Козлов [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондированияЗемли из космоса.
2010. Т. 7. № 2. С. 241-248. (0,62 п.л./ 0,55 п.л.)4. Информационные характеристики летного образца аппаратурыИКФС-2 / Д.А. Козлов [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 5. С. 291-300. (0,65 п.л./ 0,55 п.л.)5. Бортовой инфракрасный фурье-спектрометр ИКФС-2: летные испытания и первые измерения спектров атмосферы / Д.А. Козлов [и др.] // Космонавтика и ракетостроение. 2015.
№ 6. С. 51-58 (0,53 п.л./ 0,21 п.л.)6. Спутниковый атмосферный зондировщик ИКФС-2.1. Анализ измерений спектров уходящего излучения / Д.А. Козлов [и др.] // Исследование Землииз космоса 2016. № 4. С. 71-78. (0,87 п.л./ 0,20 п.л.)7. Технологическийобразецбортовогоинфракрасногофурьеспектрометра ИКФС-2 для температурного и влажностного зондирования атмосферы Земли / Д.А. Козлов [и др.] // Современные проблемы дистанционногозондирования Земли из космоса. 2009. Т. 1.
С. 259-267. (0,65 п.л./ 0,21 п.л.)16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
