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地球静止轨道区域凝视光学系统成像性能分析

作　者: 王少游
导　师: 张伟
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 姿态稳定度振动大气散射与吸收大气湍流海洋表面
分类号: O435.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

采用静止轨道凝视型成像系统对于指定地区进行监测,从地面物体到像面成像的成像链路的过程中,成像质量在各个环节都会受到影响。本文分析了从姿态稳定度、像面振动、大气散射与吸收、大气湍流以及海表背景对于成像质量影响。采用光学传递函数来分析各个环节对于空间相机光学系统成像质量:分析了姿态不稳定与振动对于光学传递函数的影响;针对卫星的姿态稳定度、对于星上典型振动进行数值分析,给出计算结果;通过分析大气散射与吸收所导致的大气亮度对于成像对比度的影响,计算出大气散射与吸收随太阳天顶角、不同气溶胶类型的变化;计算了大气湍流影响与高度的关系,并分析了大气湍流对处于地球静止轨道上的成像系统的影响;针对观测区域内较大面积的海洋平面,分析了海表这一特定背景对于成像质量影响。结果表明,卫星的姿态稳定度、像面振动、大气散射与吸收、海表背景对卫星光学传递函数都产生不同程度的、规律性变化的影响。本文的结论将为合理设计卫星平台与空间相机光学系统提供参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 地球静止轨道区域凝视型遥感相机技术发展现状  9-11
    1.2.1 国外研究现状  9-10
    1.2.2 国内研究现状  10-11
  1.3 主要研究内容  11-14
  1.4 本章小结  14-15
第2章辐射能量计算与积分时间  15-27
  2.1 成像系统  15-16
  2.2 辐射能量计算  16-23
    2.2.1 计算原理  16-19
    2.2.2 辐射亮度计算  19-23
  2.3 CCD 选型及其积分时间计算  23-26
    2.3.1 CCD 型号及特性分析  23-25
    2.3.2 CCD 积分时间  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章姿态稳定度与振动对成像质量影响  27-50
  3.1 引言  27-29
  3.2 光学系统光学传递函数评价  29-34
    3.2.1 光学传递函数的物理意义  29-31
    3.2.2 运动对成像质量的影响分析方法  31-34
  3.3 指向精度与指向稳定度对光学系统光学传递函数影响  34-40
    3.3.1 指向精度对光学系统影响  34-36
    3.3.2 姿态稳定度影响分析  36-38
    3.3.3 姿态稳定度对成像质量的影响  38-40
  3.4 振动引起的光学传递函数变化  40-49
    3.4.1 振动分类及其影响分析  41-47
    3.4.2 振动对成像质量的影响  47-49
  3.5 小结  49-50
第4章大气对于成像质量影响  50-67
  4.1 引言  50-51
  4.2 散射与吸收  51-54
    4.2.1 大气散射  51-53
    4.2.2 大气吸收  53-54
  4.3 散射与吸收对于辐射亮度的影响  54-58
    4.3.1 大气散射吸收传递函数的分析方法  55-56
    4.3.2 大气散射吸收传递函数的数值计算  56-58
  4.4 大气湍流  58-61
  4.5 大气湍流影响分析计算  61-66
    4.5.1 大气湍流模型  61-62
    4.5.2 大气湍流影响分析  62-66
  4.6 小结  66-67
第5章海洋背景对于成像质量影响  67-80
  5.1 引言  67-69
  5.2 太阳位置分析  69-72
  5.3 海面反射影响分析  72-79
    5.3.1 漫反射  72-76
    5.3.2 太阳耀光与较大相干分量反射  76-79
  5.4 小结  79-80
结论  80-82
参考文献  82-88
致谢  88

地球静止轨道区域凝视光学系统成像性能分析

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