标准规范下载简介
GB／T 41211-2021 月球与行星原位光谱探测仪器通用规范.pdfGB/T 41211—2021
国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会
燃煤蒸汽锅炉改造燃生物质锅炉工程施工方案GB/T 41211—2021
范围 规范性引用文件 术语和定义 技术要求 4.1功能 4.2性能 4.3环境适应性 实验室检测方法 5.1功能检测 5.2性能检测 5.3环境适应性检测 地面验证试验方法 检验规则 7.1功能 7.2性能 7.3环境适应性
GB/T 412112021
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任， 本文件由中国科学院提出， 本文件由全国空间科学及其应用标准化技术委员会（SAC/TC312)归口。 本文件起草单位：中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院国家天文台。 本文件主要起草人：何志平、马艳华、李春来、徐睿、袁立银、吕刚、金健、刘斌
GB/T41211202
行星原位光谱探测仪器通用规范
本文件规定了月球与行星原位光谱探测仪器（以下简称“光谱仪器”)的技术要求、实验室检测方法、 地面验证试验方法及检验规则。 本文件适用于探测方式为成像光谱、点光谱以及两者结合型，探测信息类型为辐射光谱、漫反射光 谱等的原位光谱探测仪器的设计、研制、实验室检测和地面验证。其他空间光谱探测仪器、地面用光谱 探测仪器可参照热行
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 本文件。 GB/T 5080.1 可靠性试验第1部分：试验条件和统计检验原理 GB/T 5080.2 可靠性试验第2部分：试验周期设计 GB/T10987 光学系统参数的测定 GB/T 17626.1 电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验总论 GB/T27667光学系统像质评价畸变的测定 GB/T30114.1空间科学及其应用术语第1部分：基础通用 GB/T34522 航天器热真空试验方法 GB/T38027微纳卫星试验要求
GB/T 41211—2021
GB/T 412112021
光谱定标spectralcalibration 测量光谱仪器光谱响应范围、各光谱通道中心波长和光谱分辨率等参数的过程。 3.15 辐射定标radiometriccalibration，radiationcalibration 利用标准面光源确定光谱仪器输人光谱信号的物理量数值和输出信号DN值（灰度值）之间的量化 关系的过程。 注：辐射定标分为绝对辐射定标和相对辐射定标。绝对辐射定标是指建立光谱仪器响应数字值与光谱辐射量（或 基本物理量)之间的定量关系。相对辐射定标指确定光谱仪器不同探测单元间的响应一致性关系。 3.16 视场角fieldofview;Fov 光谱仪器同一时刻可探测的最大角度范围。 3.17 瞬时视场角 instantaneous field of view;IFov 光谱仪器一个探测器单元的探测角度范围
光谱定标spectralcalibration 测量光谱仪器光谱响应范围、各光谱通道中心波长和光谱分辨率等参数的过程。 3.15 辐射定标radiometriccalibration，radiationcalibration 利用标准面光源确定光谱仪器输人光谱信号的物理量数值和输出信号DN值（灰度值）之间的量化 关系的过程。 注：辐射定标分为绝对辐射定标和相对辐射定标。绝对辐射定标是指建立光谱仪器响应数字值与光谱辐射量（或 基本物理量)之间的定量关系。相对辐射定标指确定光谱仪器不同探测单元间的响应一致性关系。 3.16 视场角fieldofview;Fov 光谱仪器同一时刻可探测的最大角度范围。 3.17 瞬时视场角 instantaneous field ofview;IFOv 光谱仪器一个探测器单元的探测角度范围
光谱仪器应具有开机、关机、断电重启、存储、输人输出等常规功能，以及完成探测任务所必要的辅 助功能，如自主控温、观测指向控制等
光谱仪器应具有探测所需参数的遥控设置或自动设置功能，应具有按探测要求自动获取科学数据、 定标数据、辅助数据的流程控制功能，即除单一的目标探测数据、定标数据采集功能外，还应具有同一目 标同一参数多次重复采集、同一目标不同参数组合采集、多个目标顺次采集、目标数据和定标数据组合 采集、各类辅助数据同步或者依次获取等探测功能
光谱仪器应具有在轨或实时定标功能，即在工作地点对目标探测前后（或过程中）进行定标的功 定仪器的工作状态、数据的有效性，并为数据校正与科学应用提供参考数据， 在受资源、空间等限制时，在轨或实时定标可简化为仪器状态或者敏感参数的在轨监测，用于 认光谱科学数据的有效性或者进行数据校正
4.1.4数据打包和处理功能
光谱仪器应具备数据打包功能，打包形式应使所采集的探测数据和相应的定标数据或辅助数据明 确关联，使探测数据有效可用，必要时光谱仪器应具有一定的数据处理和分析功能， 例如，在传输信道及传输速率受限时，应具备数据处理合并或数据压缩等功能；在需要实时识别并 选择探测目标或数据有选择下传时，应具备基本的光谱分析或目标识别等功能
4.1.5休眠和唤醒功能
光谱仪器应具有休眠和唤醒功能
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光谱仪器的休眠功能应使仪器处于自我保 作的目的地极端环境中保护仪器的安全 休眠状态下的光谱仪器在进入工作地点和工
光谱仪器的光谱性能指标应根据探测任务的目标和被探测对象的光谱特征预测进行设计，满足探 则任务所需光谱测量的光谱分辨率和精度要求，主要指标包括：光谱范围、光谱分辨力、中心波长、光谱 定标不确定度等。 光谱范围和光谱分辨力应满足可预测的探测目标光谱特征反演或者分析的需要。 中心波长的设置应满足光谱探测任务的需求，波长精度应不低于光谱分辨力的1/10。 光谱定标不确定度应小于光谱分辨力的1/10
4.2.2辐射响应性能
光谱仪器的辐射响应性能指标应根据探测任务的目标和被探测对象的光谱特征预测进行设计，清 正探测任务所需光谱测量的辐射分辨率和精度要求，主要指标包括：动态范围、辐射响应灵敏度、暗背景 数据、辐射定标不确定度等。 动态范围应覆盖光谱仪器工作期间环境光照条件变化和被探测目标的光谱亮度极限变化范围，在 目标亮度变化动态范围大，无法通过一次测量覆盖的情况下，应通过参数自动调整、多次测量等措施实 现对被测目标光谱亮度动态范围的覆盖，完成有效的光谱数据的采集。 辐射响应灵敏度应根据探测目标特征进行设计，满足被探测目标光谱特征识别或分辨的需要。 如无特殊需要，工作温度下暗背景数据的DN值应小于满量程输出DN值的1/4。 辐射定标不确定度在可见近红外波段应小于5%，其他波段应小于10%
光谱仪器的几何性能指标应根据探测任务的目标和被探测对象的空间几何特征预测进行设计，满 足探测任务所需的距离和空间特征的探测要求，主要包括：探测距离、视场角、瞬时视场角（或者几何分 辨力、光学系统传递函数）、指向角、空间分辨率、焦距、光学传递函数等。 当光谱仪器具有成像功能时，几何性能应包括几何畸变，在探测任务没有具体要求的情况下，图像 的几何畸变应不大于一个像元， 当光谱仪器具有指向功能时，应包括指向的角度范围和指向精度，在探测任务没有具体要求的情况 下，指向精度应优于1/10视场角
4.3.1一般环境适应性
一般环境适应性要求是指光谱仪器保持正常功能和状态应适应的环境条件。光谱仪器应能够在 的航天器中承受从发射到进入工作场所的整个过程的各种环境变化后恢复正常状态，能够在工 环境下正确执行探测任务。光谱仪器应适应的环境因素包括热环境、力学环境、空间辐照环境 不境等。
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环境适应性应经过环境试验，并在可能的极限环境下进行功能验证和性能指标变化的检测。
4.3.2尘埃环境适应性
尘埃环境适应性要求是指光谱仪器进入 所后保持正常功能和状态应适应的环境条件。光谱 仪器应能够确保进人工作场所后适应各种尘埃环境的变化后恢复正常状态，能够在工作场所尘埃环境 下正确执行探测任务。光谱仪器应适应的尘埃环境因素包括风吹尘埃环境、自然降尘环境等。 注：光谱仪器的工作环境存在尘埃的，进行尘埃环境适应性设计和相应的试验设计，分析尘埃带来的可能影响；如 能够确定光谱仪器的工作环境无尘埃，可不进行尘埃环境适应性设计和试验设计
光谱性能检测通过对仪器进行光谱定标来实现。 光谱定标通常在标准光学实验室环境下采用光谱扫描法进行。用于光谱扫描的单色仪的中心波长 准确度通常应优于光谱定标指标要求的1/5，光谱扫描步长通常应小于被测仪器光谱分辨力的1/10。 在环境试验时，如高低温试验、压力试验等，可采用特征光谱定标法、单色激光光源标定法等检测光 谱中心波长和光谱响应变化
5.2.2辐射响应性能
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光谱分辨率、面均匀性、角均匀性、输出稳定性、输出口径等指标应不低于仪器相应指标要求的3倍～ 5倍；一套用于环境试验（见5.3），用于配合仪器在地面进行的各类试验，如高低温、力学、电磁、压力等 式验以及验证试验中，用于监视仪器的探测状态和性能指标参数的变化等，定标系统的主要性能，如分 辨率、准确度、稳定性、面均匀性、辐射定标源输出口径等，应不低于仪器指标监测的要求。 两套定标系统和在轨定标系统应采用同一个溯源标准，精度相对较低的标准源可用精度较高的标 推源进行标定或者检校， 实验室定标应覆盖光谱仪器的全部工作波长、工作状态、动态范围和功能。 暗背景数据在辐射定标过程中采集。动态范围可根据3.10的定义在定标时进行测量，动态范围最 低值用系统暗背景平均噪声（DN值）对应的输人光谱信号亮度值来等效，而动态范围最高值用最大输 出有效数据的DN值所对应的输入光谱信号亮度值来等效，不同波段的动态范围不同时，需分别确定两 个值。辐射响应灵敏度根据3.11的定义在定标时进行测量，通常为定标时输人的光谱信号亮度差值与 对应输出有效数据DN值差值的比值。当仪器可通过调整参数改变动态范围或光谱范围时，相关性能 指标应分别检测和评价， 号强度分段检测和评价
光谱仪器的儿何性能检测方法可按照GB/110987、GB/127667等描述的方法进行检测，也可按 照下述方法进行检测 采用专用的目标模拟装置用于几何性能检测，通常由卤钨灯、照明光学组件、分辨率板、基准镜组 成。卤钨灯结合照明光学组件，形成宽光谱的照明光源，照明分辨率板；分辨率板通常设计为金属镂空 的条纹图案，图案大小与待测光谱仪器成像距离及瞬时视场相关；基准镜安装于分辨率板装置位置附 匠，用于与待测光谱仪器的光轴对准。测试时采用经纬仪，调节待测光谱仪器光轴对准目标模拟装置 用测距仪器，用于测量目标分辨率板到待测光谱仪器的距离，即物距测量；目标模拟装置安装于二维 平移台上，用于调整目标与待测光谱仪器的相对位置。测试时，由待测光谱仪器对目标模拟装置进行成 象及光谱探测，通过计算条纹影像，可测得光学系统传递函数，空间分辨率及瞬时视场JGJT293-2013 淤泥多孔砖应用技术规程.pdf，焦距于。通过调 整平移台，移动目标分辨率板，测量得到系统的视场角和指向角
式中： S.NR 信噪比； V 仪器该光谱波段输出的信号DN值，可近似为辐射定标数据的平均值； 仪器该光谱波段输出的噪声DN值，可近似为辐射定标数据的均方差； VNi 标准面光源该光谱波段的噪声经过光谱仪器后的DN值，当其远小于系统噪声V时 可忽略。 注1：输出信号指不同探测模式的最终输出数据，例如当原位探测数据为对同一目标重复采集的多组测量数据时 其平均光谱一般为最终输出数据，探测单元之间的响应不一致可进行有效校正时，可先进行均勾性校正。 计算步骤如下： a）计算在不同光谱辐射亮度下每个光谱波段的输出信号噪声V~和输出信号大小Vs； 注2：成像型光谱仪器每个波段图像的均方差可看作该波段的V，平均值可看作该波段的Vs； 注3：非成像型光谱仪器的信噪比用连续采集的时间序列的辐射定标数据来计算，每个波段的输出时间序列信号的
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均方差等效为该波段的V，输出信号的平均值为该波段的Vs b）分别建立每个波段光谱辐射亮度V；与系统输出信号Vs、系统输出噪声V~之间的关系模型； 根据系统指标要求，计算出信噪比评价要求条件C下每个波段的输入信号的光谱辐射亮 度V； 注4：信噪比评价要求条件是指光照条件、环境条件和目标特征等输入条件，用符号C表示， d）利用步骤b)建立的关系模型，分别计算光谱辐射亮度为Vi时的系统输出信号Vs.和系统输出 噪声V
5.3.1一般环境适应性
5.3.1.1功能检测试验
检测内容应包括但不限于下述内容： a）在关机或休眠状态可承受的极端温度和压力条件下进行不低于24h的储存，随后进人目的地 工作环境的温度和压力范围，状态稳定后，执行开机或唤醒指令，验证仪器是否恢复到正常工 作状态，检测仪器进人稳定工作的时间； b） 在目的地工作环境常规温度和大气压力下，在仪器进入稳定工作状态后，应按照4.1的要求和 5.1的方法进行全部功能验证； 在目的地工作环境极限高温和极限大气压力组合下，在仪器进人稳定工作状态后，按照4.1的 要求和5.1的方法进行全部单项功能和必要组合功能的检测； 口 在目的地工作环境极限低温和极限大气压力组合下，在仪器进人稳定工作状态后，按照4.1的 要求和5，1的方法进行全部单项功能和必要组合功能的检测
某市政道路及桥梁施工组织设计5.3.1.2性能指标检测试验
检测内容应包括但不限于下述内容。 a）在热环境试验过程中，检测仪器在不同温度变化情况下进人稳定工作状态所需要的时间。 b） 在热环境试验过程中，应采用试验监测用的地面定标系统，在各个温度测试点采集仪器稳定工 作状态下的光谱和辐射定标数据，检测不同温度下的中心波长和辐射响应特性的变化，必要情 况下应建立仪器的温度校正模型。温度范围应覆盖仪器工作温度范围或者仪器工作环境的温 度变化范围，且所设温度测试点的温度间隔宜不大于5℃。 C 热环境试验、真空和大气压力试验、力学试验、电磁兼容试验、抗辐照试验前后，应进行实验室 光谱和辐射定标，对比仪器中心波长和辐射响应系数的变化状况，判断环境试验是否对系统造 成不可逆的影响。 性能指标检测试验中的环境参数应覆盖仪器工作过程以及发射和降落等过程中可能存在的变化范 当工作环境中存在多个和地表差别较大的环境参数时，应进行典型参数组合和极限参数组合试验， 如有大气层的行星探测中，应开展温度和目标行星大气压力组合试验，无大气环境的探测中应开展真 温度试验。 一般环境适应性试验的具体试验方法应根据航天工程要求和仪器工作环境特点进行针对性设计 按GB/T34522、GB/T38027、GB/T5080.1、GB/T5080.2、GB/T17626.1等标准执行