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星载高光谱传感器模拟仿真系统研究

作　者: 张文杰
导　师: 张钧萍
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 高光谱遥感 星载传感器 仿真 光学传递函数
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 142次
引　用: 1次
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内容摘要


高光谱遥感是目前受到广泛关注的一门遥感技术。航空高光谱遥感出现较早,在已投入使用的传感器中占据了较大比重。随着高光谱遥感技术的进步和需求的增长,航天高光谱遥感的优越性正逐渐显现出来。与航空遥感相比,航天遥感可以对地球进行宏观的、综合的、动态和快速的观察,而造价昂贵却制约了它的发展。高光谱传感器仿真技术的出现为此提供了一条新的发展途径。基于此,本文提出了一种星载高光谱传感器仿真模型,以期为我国星载高光谱传感器的研制提供理论分析和技术支持。围绕该模型,本文进行了以下几方面研究:首先,对光学系统的频域分析理论进行了深入研究。从光学元件的傅里叶特性入手,进而探讨光学系统的频域描述——光学传递函数,以及一个完整光学成像系统的光学链表述方法。此外,针对传感器中的数字探测器,还研究了光学传递函数理论在离散采样系统中的扩展应用。其次,根据成像机理,建立星载高光谱传感器仿真模型。鉴于色散型传感器应用的广泛性,以及干涉型传感器可观的发展前景,论文分别对这两种传感器进行了模拟仿真。仿真以机载高光谱数据作为系统输入,通过设计传感器各子系统的光学传递函数,建立了传感器系统的频域分析模型。按照成像过程,传感器模型由四个子系统构成,分别是光学系统,探测器,电子线路,以及系统噪声。最后,在VC2005平台下,完成星载高光谱传感器仿真系统的软件实现。基于上述模型编写仿真软件并进行实验,实验参数参考在轨运行的同种(或相似)类型传感器。通过实验结果的比较,验证了干涉型传感器的光学系统和探测器具有性能上的优越性。为辅助传感器设计,在MTF曲线之外,文中还引入高光谱数据保真度准则,从而给出了传感器成像性能的定量评价,为考察传感器参数设计的合理化和最优化提供了依据。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-18
  1.1 课题背景及目的意义  8-10
  1.2 国内外研究现状分析  10-16
    1.2.1 高光谱传感器的发展与研究现状  10-13
    1.2.2 传感器成像模拟技术的研究概况  13-16
  1.3 论文的研究内容及结构安排  16-18
第2章 光学系统频域分析理论  18-32
  2.1 光学传递函数  18-28
    2.1.1 光学系统傅里叶特性  19-21
    2.1.2 线性空间不变系统  21-23
    2.1.3 光学传递函数基本理论  23-25
    2.1.4 光学传递函数的计算  25-27
    2.1.5 光学链及其频率响应  27-28
  2.2 离散采样系统  28-31
    2.2.1 局域等晕概念  28-30
    2.2.2 离散采样系统频域分析模型  30-31
  2.3 本章小结  31-32
第3章 星载高光谱传感器仿真系统设计  32-51
  3.1 高光谱传感器成像机理  32-35
    3.1.1 色散型传感器成像机理  32-34
    3.1.2 干涉型传感器成像机理  34-35
  3.2 星载高光谱传感器仿真系统概述  35-37
  3.3 色散型传感器模型  37-44
    3.3.1 光学系统传递函数  37-41
    3.3.2 面阵探测器传递函数  41-43
    3.3.3 电子线路传递函数  43-44
    3.3.4 系统噪声  44
  3.4 干涉型传感器模型  44-50
    3.4.1 干涉与色散的成像原理差异  44-48
    3.4.2 干涉仪光学系统传递函数  48
    3.4.3 干涉仪探测器传递函数  48-50
  3.5 本章小结  50-51
第4章 星载高光谱传感器仿真系统实现  51-61
  4.1 仿真系统软件实现  51-54
    4.1.1 软件简介  51-53
    4.1.2 算法流程  53-54
  4.2 仿真实现与结果分析  54-59
    4.2.1 机载数据预处理  55-56
    4.2.2 色散型传感器仿真  56-57
    4.2.3 干涉型传感器仿真  57-59
  4.3 传感器性能评价  59-60
    4.3.1 高光谱数据保真度准则  59-60
    4.3.2 系统保真度评价  60
  4.4 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-67
攻读学位期间发表的学术论文  67-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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