多角度偏振辐射计星上积分球结构设计及检测

为满足星载多角度偏振辐射计六孔径同时定标及全光路定标的要求,根据多角度偏振辐射计的光路特点和结构约束设计了六出孔椭球形积分球定标源,并对积分球辐射输出的一致性﹑均匀性及偏振特性进行了检测。其中,一致性的检测采用定标后的光谱辐射计直接测量;均匀性的检测考虑积分球出口小,采用了透镜加光阑扫描的方法;偏振度的检测使用了根据马吕斯消光定律设计的线偏振检测仪。实验和检测结果表明,采用的检测和数据处理方法提高了系统的信噪比和测量的准确性。积分球成对开孔输出一致性优于99.5%,面均匀性优于99%,偏振度低于1%,这些结果满足多角度偏振辐射计的辐射定标需求。     

航空多角度偏振辐射计的偏振定标

研究了航空多角度偏振辐射计的辐射定标方法,以消除其自身引入的偏振效应,提高偏振辐射计的测量精度.首先,根据引入仪器偏振效应的主要因素推导了含定标系数的仪器探测方程,由仪器在0°和90°两个状态下对同一信号的探测方程求解了定标系数表达式,并设计了仪器分别处于两个状态下获取信号、求解定标系数的定标方法.最后,分别针对非偏振光源和完全线偏振光源的测试数据求解了所有的定标系数,使用可调偏振度光源验证了偏振定标结果.结果显示,该仪器偏振测量精度不低于o.5％,满足仪器精度指标要求.     

多角度偏振辐射计的光机设计

介绍了多角度偏振辐射计的光机系统组成及其工作原理。根据仪器的工作原理,进行了光学系统的设计,从保证偏振测量精度和满足光学设计要求出发,重点解决了集束系统光轴平行性、视场对准的一致性问题,给出了多角度偏振辐射计的光机设计结果。     

正交椭圆反射镜的固装设计与分析

为了满足正交椭圆反射镜结构的航天要求,设计过程必须把握可靠性这一主线要求,并进行仿真验证.在确定初步方案后,对胶结点的位置运用了ANSYS软件的设计优化模块辅助设计,对镜框的减重运用了拓扑优化模块,最后,进行了静力和模态分析验证.分析结果表明,反射镜应力最大值为1.5 MPa,胶垫的最大应力为0.98 MPa,一阶自振频率为181.8 Hz,都在安全范围内,满足反射镜的航天要求.     

偏振成像仪几何定标数据处理及软件设计北大核心CSCD

偏振成像仪(DPC)是获取目标多光谱、多角度、多偏振信息的航天遥感器,它的几何定标过程特殊、复杂,需要处理庞大的数据,现有人工处理方法无法满足实时得出结果的要求。通过分析DPC的实验室几何定标原理、模型和流程,对处理软件的需求和设计框架进行讨论,研制了基于信息流的数据处理软件。该软件可对定标测试原始图像数据进行原始数据解包、图像数据识别、帧转移校正、去本底等预处理工作,并根据几何定标模型快速计算得到几何定标参数。与人工计算结果的对比验证了软件的有效性,一组数据计算的时间成本可由40min缩短至50s,满足了定标实验实时得出结果的需要。     

航空多角度偏振辐射计信噪比不确定性数学模型

信噪比(SNR)作为评价遥感系统探测能力的一项关键指标,反映了遥感系统的灵敏度。信噪比的不确定度反映了仪器满足测量需求的信度水平。通过对航空多角度偏振辐射计(AMPR)工作原理的分析及其观测Stokes矢量与偏振度信噪比的讨论,提出了AMPR信噪比的不确定度数学模型。基于该模型,利用积分球对AMPR信噪比不确定度进行实验室验证。验证结果表明,当探测偏振度大于1%或2%时,AMPR信噪比不确定度分别不超过10%或5%(1σ)。     

星载偏振扫描仪环境适应性设计与验证

偏振扫描仪(POSP)是一台分孔径、分振幅同时偏振测量的遥感器。简要介绍了POSP的光机系统设计以及部分指标要求。为保证测量精度,针对仪器在运输与发射阶段力学以及在轨运行的热环境,对POSP光机进行了环境适应性设计与分析,并通过热真空与鉴定级力学试验进行验证。试验结果表明,仪器的基频约为110 Hz,各阶模态与仿真结果基本吻合,整机强度和刚度满足要求;热真空试验后,仪器遥感测量输出正常,光机各部组件工作正常。在热、力学试验前后分别进行了整机性能测试,结果显示试验前后视场重合度均大于90%,偏振精度优于0.5%。该仪器具有良好的空间热以及力学环境适应性,满足仪器地面和在轨稳定、可靠的工作需求。     

基于FPGA 的移相时钟数字内插TDC电路设计与实现

为实现高精度航天设备时序信号的地面检测, 设计了一套基于现场可编程逻辑门阵列 (FPGA) 的专用地面 检测系统, 时间数字转换电路 (TDC) 是该系统的关键部件。该电路采用数字内插技术, 使用高频时钟直接计数进 行“粗”测保证检测系统量程, 再利用待测信号跳变沿锁存移相时钟电平状态进行“细”测提高测量精度。分析了测量误 差来源并提出了相应解决办法。实验结果表明, 该电路测量分辨率满足 0.2 ns 设计值, 重复性引起的测量不确定度小 于 0.1 ns。     

离轴三反同时偏振成像仪光机设计

基于离轴三反的前置望远系统,结合分振幅同时偏振成像技术,设计了一种运用于卫星平台环境的高空间分辨率的同时偏振成像仪,能同时获取目标的斯托克斯偏振参数,为抑制海面耀光、海雾、大气辐射等干扰,提升探测目标对比度提供了一种有效手段,在进行动态目标探测方面具有明显优势。并以光学设计为输入进行详细结构设计。最后通过实验室整机性能测试,仪器的工作谱段500~700 nm,视场角8.50.1,空间分辨率为5 m@500 km,光学MTF0.4@71.4 lp/mm,在高度角30、反射率0.2的条件下,信噪比优于38 dB,偏振测量精度优于1%（P 0.3）,整机一阶模态195 Hz,结构能够承受发射时严苛的力学环境,具备良好的强度和刚度。整机性能满足实际使用需求。     

基于PCIe和M-LVDS的数据传输系统设计与实现北大核心CSCD

针对某光刻调焦调平测量系统研究项目的数据采集以及测试需求,设计了基于PCIe和M-LVDS的数据传输系统,实现了数据采集板与主控板、主控板与上位机之间的通信。数据采集板采用FPGA作为主控芯片,利用AD7608芯片同步采集多路Si光电二极管光电流经转换放大后的电压,并基于M-LVDS链路与主控板建立数据通道和控制通道;主控板采用Zynq作为主控芯片,通过高速串行总线PCIe与计算机进行通信,并设计灵活可靠的数据交互机制;基于Qt Creator开发了上位机软件,用于实现指令下发、数据采集等功能。测试结果表明:系统各部分工作正常,各数据交互机制能够稳定可靠地运行,可以满足项目预研阶段的需求。