Improvement of phase correction for FY-3D hyper-spectral infrared atmospheric sounder

ZUO Fenghua; HU Xiuqing; WANG Xia; QI Chengli; LI Lu

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Improvement of phase correction for FY-3D hyper-spectral infrared atmospheric sounder

更新时间：2023-04-13

- Improvement of phase correction for FY-3D hyper-spectral infrared atmospheric sounder
- Optics and Precision Engineering Pages: 1-12(2023)
- 作者机构：
  
  1.北京理工大学光电学院，北京 100081
  2.中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心），北京 100081
  3.许健民气象卫星创新中心，北京 100081
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  CLC： TP732.2
- Received：30 November 2022，
  
  Revised：26 December 2022，
  
  Published Online：13 April 2023，
- 稿件说明：
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左丰华,胡秀清,王霞等.风云三号D星红外高光谱大气探测器相位校正改进[J].光学精密工程,

ZUO Fenghua,HU Xiuqing,WANG Xia,et al.Improvement of phase correction for FY-3D hyper-spectral infrared atmospheric sounder[J].Optics and Precision Engineering,
左丰华,胡秀清,王霞等.风云三号D星红外高光谱大气探测器相位校正改进[J].光学精密工程, DOI：10.37188/OPE.XXXXXXXX.0001

ZUO Fenghua,HU Xiuqing,WANG Xia,et al.Improvement of phase correction for FY-3D hyper-spectral infrared atmospheric sounder[J].Optics and Precision Engineering, DOI：10.37188/OPE.XXXXXXXX.0001

摘要

为了提高风云三号D星（FY-3D）上搭载的高光谱红外大气探测仪（HIRAS）的辐射定标精度，对HIRAS数据预处理中使用的相位校正模块做了改进。相位校正是预处理流程中的基本处理步骤之一，用于确定干涉图的零光程差位置（ZPD），ZPD是傅里叶变换的中心同时也是傅里叶变换的前提，对反演光谱具有重要影响，但目前业务中使用的相位校正方法只能将ZPD精确到整数采样点，本文基于仪器相位方法将对地观测、黑体观测和冷空观测的光谱相位相互比较，提取出线性相位分量，从而将ZPD精度提升到亚采样级。HIRAS与JPSS-1/CrIS比对结果显示，改进后的相位校正方法使三波段的平均偏差分别下降约0.1 K，0.4 K和0.8 K，三波段的偏差标准差分别下降约0.06 K，0.2 K和1.5 K，同时偏差对目标温度的依赖性也有所降低。改进后的相位校正方法弥补了原相位校正模块的缺点，有效减小HIRAS的辐射不确定度。

Abstract

In order to improve the radiometric calibration accuracy of the Hyper-spectral Infrared Atmospheric Sounder （HIRAS） onboard FY-3D， the phase correction module used in the data preprocessing of HIRAS is improved. Phase correction is one of the basic processing steps in the preprocessing process， which is used to determine the zero optical path difference position （ZPD） of the interferogram. ZPD is the center of the Fourier transform and also the premise of the Fourier Transform， which has an important influence on the inversion spectrum. However， the current phase correction method used in the business can only accurate ZPD to the integer sampling point. In this paper， based on the instrument phase method， the spectral phase of earth observation， black body observation and deep space observation is compared with each other， and the linear phase component is extracted， thus improving the accuracy of ZPD to the subsampling level. The comparison between HIRAS and JPSS-1/CrIS shows that the improved phase correction method reduces the mean deviation of the three bands by about 0.1K， 0.4K and 0.8K， and reduces the standard deviation of the three bands by about 0.06K， 0.2K and 1.5K， respectively. Meanwhile， the dependence of the deviation on the target temperature is also reduced. The improved phase correction method makes up for the shortcomings of the original phase correction module and effectively reduce the radiation uncertainty of HIRAS.

关键词

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