Лабораторный имитатор авиакосмических видеоспектральных измерений поверхности и атмосферы Земли

Лабораторный имитатор авиакосмических видеоспектральных измерений поверхности и атмосферы Земли = Laboratory Simulator of Airborne Video‑Spectral Experiments for Calibration of Earth Remote‑Sensing Instruments / Ю. В. Беляев, О. Д. Гринадёров, А. В. Домарацкий [и др. ] // Приборы и методы измерений. – 2026. – № 2. – С. 131-140.

Abstract

Авиационная и космическая видеоспектральная съёмка является ключевым инструментом дистанционного зондирования поверхности и атмосферы Земли, однако её точность критически зависит от строгой предполётной калибровки и верификации аппаратуры. Целью данной работы являлась разработка и демонстрация лабораторного имитатора, способного воспроизводить эталонные спектральные сцены для калибровки и методической отработки видеоспектральных систем дистанционного зондирования. В работе представлен лабораторный имитатор авиакосмических видеоспектральных измерений поверхности и атмосферы Земли «Спектросинтезатор», предназначенный для апробации и калибровки аппаратуры дистанционного зондирования. Комплекс включает систему формирования спектральной плотности энергетической яркости на основе фотометрической сферы с набором управляемых светодиодных и галогенных источников, систему формирования изображения с подвижными мирами и систему регистрации. Показано, что имитатор позволяет воспроизводить заданный эталонный спектр яркости сцены, заданный по расчётам в модели переноса излучения libRadTran или по данным спектральной библиотеки, при этом неоднородность яркости по выходному зрачку и временная стабильность источника удовлетворяют требованиям к наземной калибровке видеоспектральной аппаратуры. На примере прибора БЕКАС продемонстрирована возможность подбора режимов работы в лабораторных условиях и последующего переноса этих настроек в реальные лётные эксперименты, что подтверждает перспективность предложенного имитатора для предварительной настройки и методической отработки видеоспектральных систем дистанционного зондирования.

Abstract in another language

Airborne and spaceborne video-spectral imaging is a key tool for remote sensing of the Earth's surface and atmosphere; however, its accuracy critically depends on rigorous pre-flight calibration and verification of the instrumentation. The aim of this work is to develop and demonstrate a laboratory simulator capable of reproducing reference spectral scenes for the calibration and methodological validation of video-spectral remote sensing systems. The paper presents a laboratory simulator of airborne video spectral measurements of the Earth’s surface and atmosphere «Spectrosynthesizer» intended for testing and calibration of remote sensing instruments. The setup includes a spectral radiance forming subsystem based on an integrating (photometric) sphere with controllable LED and halogen sources, an image forming subsystem with movable test targets, and a registration subsystem. It is shown that the simulator can reproduce a given reference scene radiance spectrum specified either from radiative transfer calculations using the libRadTran model or from spectral library data, while the brightness non uniformity over the exit pupil and the temporal stability of the source meet the requirements for ground calibration of video spectral instruments. Using the BEKAS instrument as an example, the possibility of selecting operating modes under laboratory conditions and subsequently transferring these settings to real flight experiments is demonstrated, which confirms the potential of the proposed simulator for pre flight adjustment and methodological verification of video spectral Earth remote sensing systems.