干涉图零光程差位置的确定方法研究冯绚1，郭强1*，韩昌佩2，邹曜璞2(1.国家卫星气象中心，北京100081;2.中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外探测与成像重点实验室，上海200083)摘要:风云四号A星干涉式大气垂直探测仪在轨运行以来发现，受噪声、采样误差、条件计数错误等影响，干涉图零光程点会发生定位偏差。干涉条纹平移引起的相位误差与波数成线性关系，对残余相位进行线性回归分析可以得到零光程差位置的偏移量。利用在轨实测数据，应用残余相位方法，分析了零光程点定位偏差校正前后对相位谱及辐射光谱的影响。该方法已经应用于风云四号A星干涉式大气垂直探测仪的在轨数据预处理中，并取得了很好的应用效果。关键词:风云四号A星；干涉式大气垂直探测仪；干涉图；零光程差：TP732.2文献标识码：ACorrectionMethodofZeroPathDifferencePositionFENGXuan1,GUOQiang1*,HANChang-Pei2,ZOUYao-Pu2(1.NationalSatelliteMeteorologicalCenter,Bei激ng100081,China;2.KeyLaboratoryofInfraredSystemDetectionandImagingTechnology,ShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200083,China)Abstract:TheGeostationaryInterferometricInfraredSounder(GIIRS)onboardFY-4AisaMichelsoninterferometerinfraredsounder.Theinterferogramissampledatdiscretepoints.Thezeropathdifference(ZPD),whichisthepeakoftheinterferogram,isnotsampled.Thiseffectivelyshiftstheinterferogramandaddsalinearphasetothespectrum.Alinearregressionontheresidualphaseofthecalibratedspectrumwillrevealtheshift.ThismethodhasbeenusedintheinterferogramsignalprocessingoftheGIIRS,andhasabstainedthebetterresults.Keywords:FY-4A，GIIRS，interferogram，ZPDPACS:42.30.Kq,42.72.Ai引言风云四号A星于2016年12月11日成功发射，是我国首颗静止轨道上三轴稳定的定量遥感卫星，搭载了多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间天气监测仪等多种观测仪器，代表着当今气象卫星最先进水平。风云四号A星的成功发射，标志着我国静止轨道气象卫星实现了升级换代，将大幅度提高我国天气预报、气象防灾减灾、应对气候变化、气候资源开发、生态环境监测和空间天气监测预报能力。干涉式大气垂直探测仪是风云四号A星的主要载荷之一，是国际上第一台在静止轨道上以红外干涉分光方式探测三维大气垂直结构的精密遥感仪器，其核心部分是一个迈克尔逊干涉仪，主要功能是高频次地获取观测地区的大气温、湿度廓线和痕量气体含量，了解和掌握三维大气的动力、热力和组分结构及其变化的信息，为天气预报、气候和环境变化预测的业务和科研应用服务。干涉式大气垂直探测仪的工作波段为700～1130cm-1（长波）和1650～2250cm-1（中波），每个波段对应一个32*4像元的探测器。探测仪采用驻留凝视观测，对同一目标位置驻留观测的多帧干涉图进行叠加处理，从而可以有效提高仪器的信噪比。干涉图叠加必须将每一幅干涉图的零光程差位置对齐，然后对相同光程差的采样点进行叠加。理想情况下零光程差位置就是干涉图的最大值，干涉图以零光程为中心左右对称，但是在实际仪器采样过程中，由于读出电路噪声、光学噪声、采样延迟等因素，干涉图难以保证严格对称[1]。零光程位置不再是一个采样点，而是干涉图的中心区域，从而无法根据干涉图的最大值进行零光程位置的判断[2]。非对称的干涉图会有相位偏差，本文将研究通过相位判断来确定各个干涉图的相同光程差的采样点。1探测仪工作原理典型的迈克尔逊干涉仪分光系统如图1所示。目标辐射经过分束片分成两束，经定镜和动镜反射后再次通过分束片而互相干涉，干涉光会聚在红外探测器上，动镜的运动会造成两束相干光光程差的变化，继而探测器上会给出干涉强度和光程差之间的关系，这就是干涉图[3]。理想情况下，目标辐射与干涉图为余弦傅里叶变换对[4]：(1a)(1b)事实上，由于光学、电子或采样的影响，得到的干涉图并不是理想的，而是有相位偏差的。因此，入射辐射与测量的干涉图之间事实上为复数傅里叶变换关系：(2a)(2b)图1典型迈克尔逊...