天基多谱段空间目标成像系统研究

摘要

天基空间目标成像旨在天基平台上,运用空间相机(遥感器)对空间目标进行探测、观测与成像。这种成像方式相比地基观测,灵活机动,可对空间目标进行实时全天候观测,既可以进行军事上的应用,又可以对空间碎片等情况进行预警,具有很好的应用前景。
　　本文对天基多谱段空间目标成像系统进行研究,主要内容包括以下几点:
　　首先,进行了空间目标辐射特性的研究。空间目标辐射的能量是引起成像系统响应的根本原因,本文对空间目标的可见光特性与红外特性进行分析研究与计算,为后续成像系统的设计提供依据;
　　其次,分析讨论并确定了成像系统的相关参数,包括光学系统的基本参数与探测器的积分时间范围;在分析选取了探测器后,从系统探测能力的角度,结合已计算出的空间目标辐射特性结果,分析计算了双通道光学系统的有效孔径。
　　最后,完成光学系统设计。根据前期论证的结果,分析光学系统的结构形式,采用RC系统结合棱镜分光的双通道系统;并对光学系统进行像质评价与公差分析。
　　本文是对天基空间目标成像系统总体设计的研究。

目录

天基多谱段空间目标成像系统研究

RESEARCH ON SPACE-BASED MULTISPECTRAL IMAGING SYSTEM OF SPACE TARGETS

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 空间目标成像系统的发展概况

1.2.1 国外空间目标成像系统的发展

1.2.2 我国空间目标成像系统的发展

1.3 本文的主要研究内容

第2章 空间目标辐射特性研究

2.1空间目标可见光特性研究

2.1.1 空间目标几何建模

2.1.2 空间背景特性建模

2.1.3 目标材料光学特性建模

2.1.4 目标光学特性建模

2.2 空间目标红外特性研究

2.2.1 红外谱段选择的论证

2.2.2 红外目标辐射特性计算

2.3 本章小结

第3章 成像系统指标确定

3.1 光学参数的确定

3.1.1 空间目标成像系统分辨率分析

3.1.2 光学系统焦距与视场角确定

3.2 有效载荷轨道分析

3.3 探测器积分时间确定

3.3.1 像移分析

3.3.2 探测器积分时间讨论

3.4 本章小结

第4章 成像系统探测能力分析

4.1 焦面探测器分析选取

4.1.1 可见光探测器

4.1.2 红外探测器

4.2 系统信噪比阈值分析

4.3 可见光通道有效孔径计算

4.3.1目标信号响应分析

4.3.2系统噪声分析

4.4 长波红外通道有效孔径计算

4.5 光学系统共孔径讨论

4.6 本章小结

第5章 光学系统设计与分析

5.1 光学系统结构形式分析

5.1.1 两镜两反平板分光系统

5.1.2 两镜三反折反射系统

5.1.3 系统结构形式确定

5.2系统初始结构确定

5.2.1 反射系统分析与参数确定

5.2.2 非球面度分析

5.3 光学系统设计优化

5.3.1 分光棱镜材料选择

5.3.2 可见光通道优化

5.3.3 长波红外通道优化

5.4 光学系统像质评价

5.4.1 光学传递函数

5.4.2 点列图

5.4.3 能量集中度

5.4.4 几何像差曲线

5.5 公差分析

5.5.1 公差分配原则与分析过程

5.5.2 可见光通道公差分析

5.5.3 长波红外通道公差分析

5.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢