基于气象卫星扫描辐射计的二维动态测角系统研究

摘要

气象卫星扫描辐射计需要一种大范围的二维角度实时测量系统。目前的二维角度测量系统，大部分以面阵CCD实现。其特点是光学系统结构简单，获取的二维图像信息直观、技术成熟，但难以满足大角度、高精度的要求，不能满足气象卫星二维角度的测量需要。考虑线阵CCD具有灵敏度高，扫描速率高，动态范围大，实时传输，且集成度高的特点，本文研究了一种以线阵CCD为探测元件的二维角度测量系统.该系统满足了气象卫星扫描辐射计的使用要求。
　　 本课题以线阵CCD为探测元件，对高精度、大视场的二维角度测量技术进行研究，提出光学系统设计方案。该方案主要包括:光源准直系统的设计和光路传输系统的设计两部分。建立光学系统模型，使用Tracepro，Lighttools等照明仿真设计软件对相应的光学系统进行仿真和数据分析，验证二维角度测量系统的可行性。
　　 本文第一章介绍了气象卫星的发展和分类，最后阐述了本论文的主要研究内容。
　　 第二章介绍了角度测量技术的发展和分类，后续阐述了二维测量技术的原理及主要研究内容。
　　 第三章详细阐述了基于线阵CCD的二维角度测量光学系统的设计特点，提出了不同的设计方案，最终选择适合于工程应用的设计方案。
　　 第四章分析了不同光源的特点，选择LED光源和激光光源这两种照明方案。
　　 第五章总体分析研究了二维测角理论精度问题和有关象元定位技术。后续通过lighttools照明设计软件的仿真，分析后续光斑数据及相关精度要求，验证光路传输系统方案的可行性。
　　 最后，对本论文所完成的工作进行总结，并对后续的研究工作作出进一步展望。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 二维动态测角系统研究背景

1．2 国内外发展研究现状

1．3 本课题的研究内容及指标

2．测角系统技术分析

2．1 测角系统

2．2 测角技术分类

2．3 二维测角系统原理

2．4 二维测角技术

2．5 二维测角系统组成及总体方案设计

3．基于线阵CCD的二维测角技术光学系统研究

3．1 共轴球面光学系统与像质评价

3．2 单柱面系统

3．3 多柱面系统

3．4 变形柱面系统

3．5 单柱面加平面镜

4．光源照明系统

4．1 LED光源照明

4．2 激光光源准直

5．精度与数据分析

5．1 理论精度分析

5．2 象元定位技术

5．3 光学仿真模型辐照度分布

5．4 数据分析

6．总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献