文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
空间环境中红外成像传感器成像质量仿真研究
姓名:但旦
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:张建奇
20100101
摘要本文以空间环境中的星载红外成像传感器为研究对象,针对空间环境中典型因素对红外成像传感器成像的影响,开展对红外成像传感器成像质量的仿真研究。这些典型因素包括两部分:一是星载红外成像传感器平台运行的外部环境因素,包括空间高能粒子辐射和空间温度;二是星载红外成像传感器平台运动产生的振动因素,包括高频振动、低频振动和随机抖动。在分析空间环境的基础上,阐述了空间高能粒子辐射、空间温度对传感器成像的作用机理,建立了上述两种因素作用下系统调制传递函数氖P停圆煌芰亢土髁康母吣芰W幼用下的成像效果图进行了仿真,讨论了传感器在轨道运行中“正对”太阳、“背对’’太阳和太阳粒子爆发时高能粒子作用下的成像仿真效果图;在分析了星载红外成像传感器平台振动的基础上,基于刀口法呃┱购推导了光学系统轴向振动下的系统调制传递函数泶锸剑莞咂嫡穸⒌推嫡穸退婊抖牟煌动方程,建立了三种振动形式下的系统调制传递函数P汀4诱穹⑵率、曝光时刻、均方值角位移等因素考虑,仿真实现了三种振动形式下的成像效关键词:红外成像传感器空间环境成像质量仿真果图。
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日期⒐。尽我所知,除了文中特别标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人签名:本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人签名导师签名
第一章绪论研究背景及重要意义本章介绍了空间环境对红外成像传感器成像影响的研究背景和研究意义,阐述了国内外关于空间红外成像传感器系统的应用和研究状况,并在此基础上介绍了本文开展的研究内容。自年德国科学家威廉·赫胥尔发现红外线【恳岳矗焱獬上窦际趸竦昧送飞猛进的发展。现已广泛地应用于通讯、军事、医疗、探测等方面。随着微电子技术和红外成像技术的推动,红外成像传感器由单一的点或线阵器件、光机扫描、制冷型探测器发展到面阵、凝视型、非制冷型探测器,并有可能在将来发展成集成式、焦平面大阵列、小型化、快速化的新型探测器。其装载的方式也由简单的陆地固定式发展成机载、弹载、舰载和星载等形式。红外成像传感器在工作过程中不可避免地要受到外界工作环境的影响,因此也带来了对红外成像系统成像质量影响研究的新课题。值得注意的是,经过数十年的发展,人类对成像传感器的研究已经伸展到了空间领域。为了掌握信息的准确性和战争的主动权,更好的服务于民生和军事,天基红外成像传感器的研究已经在各国研究机构紧张地展开,而研究复杂的空间环境,及其对红外成像传感器的影响是当中很重要的一部分。幸运的是,随着计算机性能的不断提高和计算机水平的日新月异,为空间环境中的红外成像传感器研究提供了有效便捷的手段。空间红外成像传感器的仿真就是通过分析红外传感器系统的成像特性,以及此过程中受到空间环境的影响所产生的不同于地面环境的物理效应,结合系统单元的作用机理对这些物理效应进行仿真,研究其对成像图像的质量影响。仿真技术是一门多学科的综合性技术,它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础,以计算机和专用设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验,现已经成为星载成像传感器研制的各个阶段不可缺少的研究工具。由于传感器在空间环境中运行时,会受到各种复杂因素的影响,因而飞行试验风险大、耗资大且效果不一定理想。而仿真技术可以把遇到的各种复杂条件进行模拟和仿真,通过仿真就可以使系统设计人员在传感器研制初期就能可靠地掌握有关信息,提高传感器的性能;并且,仿真技术具有良好的灵活性,在研制系统时可以通过虚拟或假设完成系统功能演示验证,为以后新技术新产品的使用提供了兼容性的解决方案。这样既可以更快地推出新型的红外成像传感器使得航天技术得到不断地发展,又可以降低使用新技术和新产品可能带来的风险。可见,对空间环境的
谕夥⒄棺纯红外成像传感器成像特性进行仿真对整个系统的优化设计与性能评估具有举足轻