Quyoshning ko'tarilish burchagi va sirt aks ettirish qobiliyatiga asoslangan kosmik tasvir spektrometrlari uchun signal-shovqin nisbatini bashorat qilish
Kirish tarixi
Signal-shovqin nisbati (SNR) tasvirlash spektrometrlarining aniqlash samaradorligining muhim ko'rsatkichi bo'lib, yer usti obyektlaridan spektral ma'lumotlarni olish sifatiga bevosita ta'sir qiladi. Kosmik tasvirlash spektrometrlarida SNR o'simliklar, suv havzalari va minerallar kabi nishonlarning spektral xususiyatlarini samarali aniqlash qobiliyatini aniqlaydi. Kuzatuv geometriyasi va sirt aks ettirish xususiyatlari kirish ko'zgusining nurlanishiga sezilarli darajada ta'sir qilganligi sababli, tasvirlash spektrometrlarining SNR qiymati turli quyosh balandligi burchaklari va sirt aks ettirish sharoitlarida sezilarli darajada farq qiladi. Shuning uchun, asbobni loyihalash va ishlashni baholash bosqichlarida odatiy kuzatuv sharoitlariga asoslanib, SNRni miqdoriy jihatdan bashorat qilish kerak.
Texnik tamoyillar
Signal-shovqin nisbati (SNR) signal elektronlari Ns sonining umumiy tizim shovqiniga nisbati sifatida aniqlanadi σ.

Quyoshning ko'tarilish burchagi va sirt aks ettirish qobiliyatini hisobga olgan holda, detektorning bitta spektral diapazonidagi signal elektronlari soni quyidagicha ifodalanishi mumkin:

Formuladagi Lλ kirish ko'z qorachig'ining spektral nurlanishi, Δλ spektral o'tkazish qobiliyati, A piksel maydoni, Ω ekvivalent qattiq burchak, t integratsiya vaqti, τ tizim o'tkazuvchanligi, η kvant samaradorligi, h Plank doimiysi va c yorug'lik tezligi. Tizimning umumiy shovqini bir nechta shovqin manbalarini qo'shish orqali olinadi:

Qayerda, σqorong'uQorong'u oqim shovqini uchun, σo'qishShovqinni o'qish uchun, σhaqidaShovqinni kvantlash uchun, σ2otish=NsBu foton shovqini. Kirish ko'z qorachig'ining spektral nurlanishini atmosfera nurlanish uzatishning Modtran yoki 6S modeli yordamida simulyatsiya qilish mumkin va shunga asoslanib, har bir diapazon uchun signal-shovqin nisbatini miqdoriy baholash mumkin.
Simulyatsiya tajribasi
Misol tariqasida Xiguang kompaniyasining ma'lum bir turdagi dispers kosmik tasvirlash spektrometrini olib, uning signal-shovqin nisbati ko'rsatkichlari simulyatsiya qilindi va baholandi. Asbobning asosiy parametrlari 1-jadvalda keltirilgan.

1-jadval. Xiguang tasvirlash spektrometrining ma'lum bir modelining qisman parametrlari
Quyoshning ko'tarilish burchagi 70° va sirt aks ettirish qobiliyati 60% bo'lgan nurlanish sharoitida ko'rinadigan yorug'lik diapazonidagi kirish ko'z qorachig'ining nurlanishi MODTRAN dasturi yordamida simulyatsiya qilindi. Dasturiy ta'minotning asosiy kirish parametrlari va teskari kirish ko'z qorachig'ining spektral nurlanishi 2-jadval va 1-rasmda ko'rsatilgan.

2-jadval. Dasturiy ta'minot uchun asosiy kirish parametrlari

1-rasm. Kirish o'quvchi nurlanishining teskari natijasi
Natijalar va ma'lumotlar tahlili
Kirish ko'z qorachig'ining nurlanish egri chizig'i 2-rasmda ko'rsatilgandek, kameraning markaziy to'lqin uzunligidagi kirish ko'z qorachig'ining nurlanish egri chizig'ini qayta namunalash va atmosfera yutilish cho'qqisini olib tashlash orqali olinadi.

2-rasm. Qayta namunalangan kirish o'quvchisining nurlanish egri chizig'i
Har bir diapazon uchun signal-shovqin nisbati (SNR) natijalari 3-rasmda ko'rsatilgandek qo'shimcha hisoblab chiqildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, spektral diapazonlar bo'ylab umumiy SNR taqsimoti nisbatan silliq bo'lib, o'rtacha SNR taxminan 42,18 dB ni tashkil qiladi. Ko'pgina diapazonlarda tizim foton shovqini ustunlik qiladigan ish holatini namoyish etadi; o'qish shovqini va qorong'u oqim shovqini umumiy shovqinga nisbatan kam hissa qo'shadi.

3-rasm. Har bir kanal uchun signal-shovqin nisbatini hisoblash natijalari
Ba'zi diapazonlarda signal-shovqin nisbatining biroz pasayishi kuzatildi, bu asosan spektral chekkalarda yoki yaqin yutilish xususiyatlarida kirish o'quvchisining nurlanishining pasayishi bilan bog'liq bo'lib, bu spektral energiya taqsimotidagi o'zgarishlar natijasida yuzaga keladigan normal fizik hodisadir. Umuman olganda, tasvirlash spektrometri belgilangan odatiy kuzatuv sharoitlarida yaxshi signal-shovqin nisbati ko'rsatkichlarini namoyish etadi va ko'rinadigan yorug'lik diapazonida yer obyektlarini spektral aniqlash va miqdoriy inversiyalash uchun qo'llanilish talablariga javob berishi mumkin.

