星载红外光谱仪脉冲噪声抑制方法提升探测灵敏度

本文主要探讨了星载傅里叶变换红外光谱仪（Spaceborne Fourier Transform Infrared Spectrometer, SFTIS）中遇到的一种关键问题——脉冲噪声抑制。脉冲噪声是由于仪器内部电子元件不稳定或者外部环境因素导致的突发性信号波动，对于高精度红外光谱测量而言，这是一种严重干扰。作者首先对星载SFTIS的干涉图噪声特性进行了深入研究，这些噪声特性可能来源于干涉仪的机械振动、热漂移、电子噪声等。 文章提出的脉冲噪声抑制方法基于对干涉图采样点的处理。首先，通过对干涉图中每个采样点，以及相对于零光程差找到的对称点进行计算，这些点的特性相对稳定，有助于减小噪声的影响。接着，作者对这些插值点建立了参照值，即期望的无噪声信号模型。然后，通过设定一个阈值，与插值点的值进行比较，如果插值点的值超过预设阈值，则判断为脉冲噪声。这种方法有效地定位了噪声源，并能够区分出有效的光谱信息。 实验结果表明，这种抑制方法显著提高了光谱的测量精度。具体来说，光谱相对偏差从0.24%降低到了0.17%，这代表了更大的信噪比，使得数据的解析能力得到了提升。同时，噪声等效辐亮度差也从0.069 mW·m⁻²·sr⁻¹·cm下降到了0.056 mW·m⁻²·sr⁻¹·cm，这意味着仪器的探测灵敏度得到了优化，能够在更小的辐射水平下检测目标。 这项工作不仅提供了一种实用的脉冲噪声抑制策略，还展示了如何通过优化算法来改善星载傅里叶变换红外光谱仪的性能。这对于空间科学和地球观测等领域，特别是在大气成分分析、温室气体监测等应用中，具有重要的实际价值。通过抑制脉冲噪声，可以提升红外光谱仪的数据质量，为科学研究提供了更为精确的数据支持。