遥感全链路场景灰度信息传递规律研究

摘要

空间光学遥感系统的成像质量由大气传输、光学成像系统、卫星平台的姿态稳定度、CCD探测器、数据传输系统以及地面处理等多个环节共同保证。传统遥感器的研究过程没有从灰度信息传递的角度来进行设计，不能充分发挥系统的信息传递能力。论文采用信息论的方法对遥感成像过程中灰度信息的传递进行分析，研究链路中各子系统之间的参数匹配关系，使遥感链路的信息传递能力得到充分利用。
　　首先，本文将遥感链路分为大气、光学系统、卫星平台的姿态稳定度、CCD探测器以及电子电路等部分，建立对应的信息传递模型，分别对各子系统的灰度信息传递能力进行研究。为了使分析的结果更具客观性，本文选取山区、河流、海港、城区和机场等不同场景模型的二维光分布作为输入信号，并对输入场景模型进行离散化处理，将其中所包含的灰度信息用统计平均的方法进行表示。其次，依据信息传递模型仿真不同的场景经各子系统独立传输时的成像过程以及经链路信道连续传输后的成像过程，应用信息论的原理确定评价指标，计算分析场景灰度信息经链路信道传输后的信息指标。最后，计算分析成像前后灰度信息指标的变化情况，研究链路各子系统对灰度信息的传递能力，得出经遥感全链路传递后灰度信息的变化情况，以此进行子系统参数匹配研究。通过研究分析发现，大气信道和光学系统对灰度信息的传递影响最大，引起的信息传递效率和信道容量的损失超过10％。其次是CCD探测器，而姿态稳定度与电子电路部分对灰度信息的传递影响很小，可忽略不计。由于大气属于不可控因素，本文主要通过改变光学系统与CCD探测器的结构参数来研究其匹配关系。计算分析的结果表明，当光学系统 F＃≤14，CCD像元尺寸 d≤8μm时，遥感全链路同时具有较高的信息传递效率和信道容量，具有较好的灰度信息传递能力。

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第1章 绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2遥感光学信息论研究现状

1.3论文的主要研究内容

第2章 遥感系统灰度信息传递分析方法

2.1信息论基本原理

2.2光学信息论及其性质

2.3遥感链路信息传输信道

2.4本章小结

第3章 遥感链路灰度信息传递模型及评价指标

3.1遥感链路灰度信息传递模型

3.2遥感链路灰度信息传递性能的评价指标

3.3本章小结

第4章 遥感链路灰度信息传递性能分析

4.1大气灰度信息传递性能

4.2光学成像系统的信息传递性能

4.3卫星姿态稳定度对灰度信息传递的影响

4.4 CCD灰度信息传递性能

4.5电子电路信息传递性能

4.6遥感全链路灰度信息传递能力分析

4.7本章小结

结论

参考文献

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攻读学位期间发表的学术论文

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