基于低空遥感系统的星载光学遥感器成像仿真

在星载光学遥感器设计过程中,利用计算机仿真技术模拟遥感器成像过程能够评估遥感系统设计可行性,并预测遥感器成像能力。针对高分辨率星载光学遥感器成像特点,提出一种基于低空遥感系统的成像仿真方法。以低空宽视场和多光谱图像数据为基础,利用图像分类、分类拟合等方法生成低空多光谱宽视场仿真图像,采用经验线性法进行反射率反演,结合星载光学遥感器空间分辨率、MTF、光谱响应等特性以及大气辐射传输理论得到遥感器入瞳处辐亮度仿真图像。将QuickBird卫星作为仿真对象,开展成像仿真实验,并评价仿真精度。实验结果表明仿真图像与卫星图像保持较高相似程度。     

天基对静止轨道空间目标可见光探测的几何位置分析

以天基可见光遥感器探测地球同步静止轨道空间目标为例,详细分析和讨论了在天基空间目标可见光探测的任务中,太阳、空间目标和天基可见光遥感器三者的相对位置关系,并对可实现天基空间目标可见光探测的条件进行了梳理和分析,最后给出了适宜天基空间目标可见光探测的条件和结论,为遥感器的在轨工作能力分析和工作模式设置提供了依据.     

空间遥感器动态特性研究

为了提高空间遥感器的结构设计性能,采用有限元法对空间遥感器进行模态分析、频率响应分析等动力学特性研究,并对空间遥感器的结构进行了改进.分析计算表明空间遥感器的自然频率在改进后明显提高,改进后一阶模态达到100Hz以上,保证了空间遥感器在外界动态载荷低频振动作用下的动力学响应.     

FY-4大气垂直探测仪扫描镜的太阳入侵研究

针对FY-4三轴稳定静止卫星上遥感器的夜间太阳入侵问题,建立了星上遥感器的太阳辐照模型,由此计算了星上任意面元的太阳入射角系数和太阳辐射.针对其上的大气垂直探测仪结合遮光罩实际设计参数,分析了扫描镜的每日太阳入射角系数、太阳辐射、太阳入侵的时刻、入侵持续时间以及接受的太阳辐照的年变化曲线,并与GOES-8(地球静止轨道...     

天基光学成像系统空间目标成像模拟技术

提出了一种天基光学成像系统对空间目标和背景成像的模拟方法。首先利用3DMAX软件创建精确的空间目标三维模型;然后根据目标的结构特性建立了目标的光照模型,利用光线跟踪算法计算目标卫星各小面元传递到CCD镜头处的能量值。在此基础上,结合空间环境、空间目标运动特性和成像模型构建了空间目标和背景特性仿真演示系统。仿真结果表明:该方法可有效地模拟天基光学成像系统对空间目标和背景成像。     

空间光学遥感器故障诊断技术

介绍了空间光学遥感器故障诊断系统结构和设计思想,列举了几种常见的空间光学遥感器故障诊断技术,比较了各自的优缺点,在此基础上提出了一种新的混合故障诊断技术,并对空间光学遥感器故障诊断技术进行了展望.     

一种基于延迟光照的局部光照模型算法

针对多光源光照计算复杂,运算速度慢这一问题,提出了一种基于延迟光照的局部光照模型算法.首先介绍了现有的实时多光源光照模型算法,阐述了延迟光照处理的基本思想,提出了基于延迟光照的局部光照计算模型,并对纹理存储进行优化设计,基于GPU实现了加速绘制.实验证明,在取得较好的光照效果的同时,该算法计算速度也有明显提高.     

采用人工光照的伪装方法

针对有源伪装方法应用较少的问题,提出了利用人工光照实施伪装,丰富了动态变形伪装方法.首先介绍了伪装的相关概念和发展现状,理论分析了光照伪装的可行性.然后分析了实现该方法的条件,确定目标反射率应设置在5％,选择LED灯作为伪装光源;结合迷彩伪装斑点设计原则,以模拟绿色斑点为例进行了仿真计算;初步掌握了人工光照伪装的关键性...     

应用权重计算方法的光学遥感器材料间匹配性研究

提出了用材料间的匹配因子来选择材料的理论,为航空航天结构设计过程中材料的选择提供了理论依据。首先简要阐述了光机材料的选择与材料匹配在光学遥感器结构设计中的重要性,说明了材料匹配性计算的必要性,同时叙述了目前在光机结构设计中选择材料的一般方法,指出了目前选材方式的局限性;提出了匹配计算方法的指导思想与匹配方程的构建原则,即基于对空间遥感器常用的光学反射镜材料及结构材料各项性能参数的分析,根据Delphi法与层次法相结合的方法在材料各项性能前分配加权系数,根据不同的侧重点配置不同的权重系数,从而计算出材料间的匹配因子。最后通过与已经研制成功的某型号空间遥感器相比验证,利用匹配因子法计算结果选择的材料与其选择材料完全符合,说明了其选材的正确性,也证明了匹配计算的可行性。     

CCD成像单元仿真系统的实时显示方法研究

依据某型号航天光学遥感器内部系统通信协议,对CCD成像单元仿真系统在通信过程中的实时显示方法进行了研究.提出了一种利用计算机仿真技术,以计算机算法控制为核心,以通信控制电路为基础的实时显示实现的方法.阐述了航天光学遥感器CCD成像单元仿真系统的工作原理;分析了CCD成像单元仿真系统实时性需求,并应用微秒级精度的定时器对实时显示时间进行定时测试.经过实验证明,该方法满足预定要求,实现了仿真环境下的实时显示,完成了对航天光学遥感器内部遥感器控制单元的检测.     

基于自适应光学技术的高速流场效应模拟方法

在高分辨率天文观测和空间测绘过程中,高速流场效应会造成目标光学波前畸变,影响探测器分辨率。从高速流场造成的光学效应对空间观测的影响入手,研究分析了自适应光学技术及其关键器件-光学变形镜的技术特点,提出了一种基于光波波面调制技术和光程差（OPD）数据的高速流场光学传输效应模拟方法,并完成了初步验证实验。其中,通过光线追迹法和物理光学方法计算高速流场光学传输效应而获得的体现目标光束波面畸变程度的光程差（OPD）数据,该数据用于光学变形镜的控制驱动。这种模拟方法可用于空间对地观测过程中流场环境造成的透射光斑抖动、偏移等光学波面畸变效应仿真,实现在实验室环境下对光学传感器性能和空间光学探测系统高速流场效应半实物仿真和高速流场扰动校正能力的测试评估。     

成像光谱仪“混光”特性分析

成像光谱仪是新型多光谱遥感器，它具有获得地面的更丰富光谱信息的特点。无论采用滤光片分光还是色散元件分光，都不同程度地存在光空间的混杂。文中分析成像光谱仪“混光”特性，提出保障系统光谱特征和空间特性的判据。     

新型紫外波段星载太阳定标板漫反射特性测量

星载太阳定标漫反板的漫反射朗伯特性及其辐照衰减特性直接决定了空间遥感仪器在轨辐射定标长期的精度和稳定性。为保证紫外高光谱探测仪的在轨辐射定标精度,在介绍目前常用太阳定标漫反板材料的基础上,提出了一种新型的紫外波段漫反板备选材料：高纯度不透明熔融石英材料HOD,并比对测试了该新型HOD漫反板与传统铝制漫反板的漫反射朗伯特性和辐照衰减特性。结果表明,32个等效太阳时(32ESH)的真空紫外辐照后,HOD漫反板在290 nm衰减为7.5%,优于传统铝制漫反板的10%。并且铝制漫反板在290 nm附近的朗伯特性最大余弦偏差约为40%,而HOD漫反板约为10%。因此,新型HOD漫反板在紫外波段的漫反射特性优于传统的铝制漫反板,可提高空间紫外遥感仪器的在轨辐射定标的长期精度。     

长焦距空间遥感器支撑结构设计研究

为了提高分辨力,空间遥感器采用长焦距和较大的光学孔径是必然的选择。但随着焦距增大,给遥感器支撑结构设计带来了困难。必须通过合理的支撑结构设计,才能保证其光学系统在发射的动力学过程中、空间工作环境下和一定热环境下具有较高的尺寸稳定性。本文对采用卡式光学系统的长焦距空间遥感器主要支撑结构进行了研究。工程分析表明,遥感器的支撑结构很好地保证了空间遥感器的工作稳定性,而其支撑件自身在一定的动态环境下不会破坏。     

一种新型日照计的设计

日照时数测量是太阳辐射时间分布测量的重要组成部分,气象上通常采用日照计观测日照时数。目前常用日照计在光学系统的杂散光消除、传感器辐射响应与设计封装这两个问题上存在缺陷。针对这两个问题,在此提出了一种新型日照计的设计。通过透镜和孔径光阑的配合使用来优化光筒设计,从而降低杂散光影响;通过使用基于二氧化钒薄膜的微测辐射热计来有效覆盖更宽的光谱范围,解决了传感器的辐射响应问题,同时利用单片机设计阈值判断与计时电路。该设计有效提高了日照计的测量精度,为未来日照计的发展提供了一种新思路。     

航天大视场遥感相机畸变测试方法

航天遥感相机的畸变作为相机的重要参数,其测试精度直接关系到相机获取图像后的图像处理精度。对于航天非测绘遥感相机,在设计之初往往对其光学系统的畸变设计要求没有测绘相机高,其光学系统的畸变一般会比较大,需要对此类遥感相机,特别是视场较大的遥感相机的畸变进行精确测试,为其在轨飞行检校提供比较精确的初始条件。文中在经典的精密测角方法的基础上,建立了针对大畸变航天遥感相机的数学模型,针对视场较大、弧形畸变较大的测试难点提出了合理可行的测试思路,完成了被测相机的高精度畸变测试,取得了理想的效果。实际测试结果表明:畸变测试精度优于1.8 m （1）,可以满足被测相机的高精度畸变测试需求,对航天非测绘大视场遥感相机畸变测试有参考借鉴意义。     

特种车内可见光通信系统光源布局优化

针对特种车内空间狭小、光源布局受限这一问题,对光照度及接收光功率进行了理论分析,对光源阵列位置下光照度及光功率的直射和一次反射的分布模型进行了分析与仿真。在光照度需求的约束条件下,根据光功率分布均匀原则提出了特种车辆内部由5个阵列光源形成中心补偿形布局的优化方案。仿真结果表明,在2 m2 m1.5 m的狭小空间内,运用该光源布局方案可得到平均接收光功率值为-0.5 dBm时的光照度范围为333.74~466.44 lx,均匀光照率为79.5%,可同时满足车内照度与数据通信需求。     

柔性支撑式空间反射镜胶接应力分析与消除

空间光学遥感器不断朝着更高轻量化率的方向发展,传统的装框支撑难以满足系统要求。基于运动学原理的Bipod柔性支撑结构具有良好的力热环境适应能力,在空间光学遥感器的反射镜支撑中得到越来越多的应用。为了有效卸载装配应力,Bipod柔性支撑结构一般通过光学胶与反射镜进行连接,但是光学胶在固化过程中不可避免地存在收缩应力。此外,环境温度的波动以及热真空试验也有可能导致胶接应力的变化,严重时会对反射镜面形造成不利影响。文中针对某Bipod柔性支撑式次镜组件,分析了胶缩对面形的影响,并针对真空放气试验后的面形下降问题,采用消应力与热浸泡相结合的方式有效解决了面形下降的问题,为该类光学胶的空间环境应用提供技术支撑。     

基于小波的稳健光流计算方法

针对系统误差导致光流计算稳健性较差及精度较低的问题,该文提出一种基于小波多分辨理论的稳健光流计算方法。所提算法基于小波多尺度分辨率特性,将光照条件变化及传感器噪声引起的系统误差包含进光流计算中以改善光流计算的稳健性及估计精度,并通过总体最小二乘法求解超定小波光流方程组以获得光流矢量。仿真结果表明,与传统的Lucas-Kanade算法、Horn-Schunck算法及基于小波的全向图像光流估计方法相比,所提算法可显著改善光流估计精度及稳健性。     

离轴反射式光学系统的研究进展与技术探讨

离轴反射式光学系统具有大口径、宽光谱,高分辨率等特点,在空间与远程探测技术领域具有良好的应用前景。离轴反射式光学系统的复杂性加大了其设计与工程化的难度。本文在分析其特点的基础上,结合国内外的研究情况,对其设计方法、波前探测、计算机辅助装调、光学零件加工检测、轻量化等技术进行探讨。