Global Vision Media Focus
Компания в общей сложности 15 раз появлялась в эфире CCTV, а ее охват через партийные СМИ, центральные СМИ и местные официальные СМИ составил 50 миллионов человек.
Прогнозирование отношения сигнал/шум для космических спектрометров на основе угла возвышения Солнца и коэффициента отражения поверхности.
Введение
Отношение сигнал/шум (SNR) является важнейшим показателем эффективности обнаружения спектрометров, непосредственно влияющим на качество получения спектральной информации от наземных объектов. В космических спектрометрах SNR определяет эффективную способность идентификации спектральных характеристик таких объектов, как растительность, водоемы и минералы. Поскольку геометрия наблюдения и характеристики отражения поверхности существенно влияют на яркость входного зрачка, SNR спектрометров значительно изменяется при различных углах высоты Солнца и условиях отражения поверхности. Поэтому на этапах проектирования и оценки характеристик прибора необходимо количественно прогнозировать SNR на основе типичных условий наблюдения.
Технические принципы
Отношение сигнал/шум (SNR) определяется как отношение числа сигнальных электронов Ns к общему шуму системы σ.
С учетом угла возвышения Солнца и коэффициента отражения поверхности, количество сигнальных электронов в одном спектральном диапазоне детектора можно выразить следующим образом:
В формуле Lλ — спектральная яркость входного зрачка, Δλ — спектральная ширина полосы пропускания, A — площадь пикселя, Ω — эквивалентный телесный угол, t — время интегрирования, τ — коэффициент пропускания системы, η — квантовая эффективность, h — постоянная Планка, а c — скорость света. Общий шум системы получается путем наложения нескольких источников шума:
Где σтемныйДля шума темнового тока σчитатьДля считывания шума, σчто касаетсяДля квантования шума используется σ.2выстрелил=NсЭто фотонный шум. Спектральную яркость входного зрачка можно смоделировать с помощью модели атмосферного переноса излучения Modtran или 6S, и на основе этого можно провести количественную оценку отношения сигнал/шум для каждого диапазона.
Имитационный эксперимент
На примере определенного типа дисперсионного космического спектрометра от компании Xiguang были смоделированы и оценены характеристики отношения сигнал/шум. Основные параметры прибора приведены в таблице 1.
Таблица 1. Частичные параметры определенной модели спектрометра визуализации Сигуан.
При условиях излучения с углом возвышения Солнца 70° и коэффициентом отражения поверхности 60% яркость на входе в видимый диапазон света моделировалась с помощью программного обеспечения MODTRAN. Основные входные параметры программного обеспечения и инвертированная спектральная яркость на входе в зрачок показаны в таблице 2 и на рисунке 1.
Таблица 2. Основные входные параметры для программного обеспечения.
Рисунок 1. Результат инверсии яркости входного зрачка.
Результаты и анализ данных
Кривая яркости входного зрачка получается путем передискретизации кривой яркости входного зрачка на центральной длине волны камеры и удаления пика атмосферного поглощения, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Пересэмплированная кривая яркости входного зрачка.
Результаты отношения сигнал/шум (SNR) для каждого диапазона были дополнительно рассчитаны, как показано на рисунке 3. Результаты показывают, что общее распределение SNR по спектральным диапазонам относительно равномерное, со средним значением SNR приблизительно 42,18 дБ. В большинстве диапазонов система демонстрирует рабочее состояние, в котором преобладает фотонный шум; шум считывания и шум темнового тока вносят относительно небольшой вклад в общий шум.
Рисунок 3. Результаты расчета отношения сигнал/шум для каждого канала.
В некоторых диапазонах наблюдалось небольшое снижение отношения сигнал/шум, в основном связанное с уменьшением яркости входного зрачка на краях спектра или вблизи полос поглощения, что является нормальным физическим явлением, вызванным изменениями в распределении спектральной энергии. В целом, спектрометр с визуализацией демонстрирует хорошие показатели отношения сигнал/шум при заданных типичных условиях наблюдения и может удовлетворить требованиям применения для спектрального обнаружения и количественной инверсии наземных объектов в видимом диапазоне света.