Лабораторный имитатор авиакосмических видеоспектральных измерений поверхности и атмосферы Земли

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.

1. Шевчук А.А. Оптическая система перспективного светодиодного имитатора солнечного излучения для наземной отработки космических аппаратов / А.А. Шевчук [и др.] // Космические аппараты и технологии. – 2019. – № 1(27). – С. 28–40. DOI: 10.26732/2618-7957-2019-1-28-40

2. A Low-Cost LED-Based Solar Simulator / E. López-Fraguas [et al.] // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2019. – Vol. 68, No. 12. – P. 4913–4923. DOI: 10.1109/TIM.2019.2899513

3. MKS Newport. Oriel VeraSol 2 Class AAA LED Solar Simulator. – URL: https://www.newport.com/p/VeraSol-2 (дата обращения: 17.03.2026)

4. C. Sun. LED-based solar simulator for terrestrial solar spectra and orientations / Sun C. [et al.] // Solar energay. – 2022. – Vol. 233. – С. 96–110. DOI: 10.1016/j.solener.2022.01.001

5. Zaid Ghufron. Differential spectral responsivity measurement of photovoltaic detectors with a lightemitting-diode-based integrating sphere source / Ghufron Zaid [et al.] // Appl. Opt. – 2010. – № 49. – P. 6772– 6783. DOI: 10.1364/AO.49.006772

6. Watjanatepin N. Large Scale LED Modular Based Solar Simulator and Calibration Method for PV Module Characterization / N. Watjanatepin, P. Sritanauthaikorn // Journal of Hunan University (Natural Sciences). – 2021. – Vol. 48, No. 9. – P. 1–15.

7. Vosylius Žygimantas. Rational selection of light sources for LED-based solar simulators / Žygimantas Vosylius [et al.] // Solar Energy – 2023. – Vol. 265. – P. 112064. DOI: 10.1016/j.solener.2023.112064

8. Du Zhiqiang. Design, fabrication, and evaluation of a large-area hybrid solar simulator for remote sensing applications / Zhiqiang Du [et al.] // Opt. Express. – 2023. – № 31. – P. 6184–6202. DOI: 10.1364/OE.482003

9. Gamma Scientific. SpectralLED® RS 7 2 Large Output Port. – URL: https://gamma-sci.com/products/spectralled-tunable-light-sources/rs-7-2-large-output-port/ (дата обращения: 17.03.2026)

10. Кириченко Д.В. Моделирующий стенд для испытаний бортовых оптико-электронных систем малых космических аппаратов с использованием средств имитации фоноцелевой обстановки / Д.В. Кириченко, А.А. Глущенко, К.К. Маслов, К.И. Упитис // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2009. – Т. 52, № 4. – С. 78–81.

11. Rice J.P. A Hyperspectral Image Projector for Hyperspectral Imagers / J.P. Rice [et al.] // Proc. SPIE, Imaging Spectrometry XII. – 2007. – Vol. 6565. DOI: 10.1117/12.717657

12. Emde C. The libRadtran software package for radiative transfer calculations (version 2.0. 1) / C. Emde [et al.] // Geoscientific Model Development. – 2016. – Т. 9. – № 5. – P. 1647–1672. DOI: 10.5194/gmd-9-1647-2016

13. Гуторов А.В. Комплекс мультиспектральной съемки для БПЛА / А.В. Гуторов [и др.] // Cборник научных статей военной академии Республики Беларусь. – 2023. – № 44. – С. 95–102.

14. Патент No 13010 Республики Беларусь, МПК G01N 21/01 (2006.01). Устройство для авиа-спектральной съемки: No 20220118: заявл. 25.05.2022 : опубл. 01.08.2022 / Бручковский И.И., Гуторов А.В., Домарацкий А.В., Ивуть П.В., Литвинович Г.С., Ломако А.А., Хомицевич А.Д. – 7 с.: ил.

15. Spectral Angle Mapper Processor – URL: https://step.esa.int/main/wp-content/help/versions/9.0.0/snap-toolboxes/org.esa.s2tbx.s2tbx.spectral.angle.mapper.ui/sam/SAMProcessor.html (дата обращения: 17.03.2026)