红外探测器信息获取系统噪声特性

理论上完成了红外图像传感器信息获取电路的噪声建模,并且分别从仿真和测试两个方面对电路的噪声进行分析.三种分析方法的结果基本相同,均为0.11 m V左右.从原理和实验两个方面证明了基于仪放的模拟信号调理电路可以满足噪声低至0.2 m V的红外探测器航天应用需求.在完成噪声量大小分析的同时进行了噪声频谱特性分析,证明了信息获取电路噪声主要成分是1/f噪声和白噪声,二者均满足高斯分布.

时空过采样系统及其在点目标检测中的性能仿真

从成像探测体制出发,对过采样扫描系统的光学系统、电子学系统等模块分别进行了数学建模,并对点目标和场景图像进行了仿真实验。仿真过程中提出了一种对有限图像大量分割代替连续图像的建模思想和方法,在matlab环境中对源点目标图像和场景以及探测器扫描积分过程进行仿真,并对过采样图像进行图像融合。仿真结果给出了不同过采样倍数以及点目标位于不同相位时的信噪比变化和信噪比随积分时间增长的变化曲线。仿真结果表明,过采样探测系统融合后的图像虽然能够增大点目标在图像上的尺寸,但融合后的图像会增大高频噪声,造成检测概率降低,虚警率增大。文章最后给出了利用小孔模拟点目标成像的实验,进一步证实了仿真结果的正确性,说明时空过采样系统并不适合用于点目标检测。

时空过采样探测系统性能仿真

基于星载扫描辐射计的工作原理,对传统的线列扫描成像系统和过采样系统的采样过程进行了数学建模和仿真成像,在两种采样模式下对点目标探测进行了仿真。在Matlab环境下对过采样探测系统进行了仿真图像的沿线阵方向的两倍空间过采样和扫描方向上(即时间上)的2～10倍的过采样仿真。通过对过采样探测系统各种工况下的仿真,得到了图像中信号能量值和目标尺寸大小的关系,分析了目标位置的不同对成像质量造成的影响。最后给出了不同大小目标两个通道上的四倍过采样图像,并分析了图像中存在的跨像元现象。

红外面阵探测器DTDI技术的性能分析

戽链(BBD)结构的CMOS红外模拟TDI探测器,由于其兼容普通CMOS工艺,并可以提高系统的信噪比,因而在空间遥感领域得到了广泛的应用。而基于焦平面面阵的数字TDI(Digital Time Delay and Integration)技术的研究与应用尚在起步阶段。利用中国生产的320×256中波面阵红外探测器进行DTDI研究,对比分析了模拟TDI探测器的电子转移效率、BBD噪声、动态范围等方面的性能,突出了DTDI在结构和性能上的优势,并通过理论推导了DTDI对面阵探测器本身信噪比的提高,非均匀性的改善,同时分析了DTDI过程中盲元对性能的影响。最后,通过实验得到了16级DTDI的信噪比增加为2.5倍,非均匀性减少到1.68%,验证了DTDI技术对系统性能的改善,为DTDI技术的应用提供了理论参考。

补偿器设计中鬼像定量仿真分析

针对定性分析方法无法彻底避免鬼像影响检测的现象,在理论分析的基础之上,提出补偿器鬼像定量仿真分析方法。借助光学分析软件,在设计阶段彻底避免鬼像影响检测,并结合实例,说明定性分析方法的局限性,验证定量仿真分析方法的有效性。该分析方法为补偿器的设计分析提供定量分析方法,提高了补偿器研制的成品率,提高了补偿检验精度,对高精度补偿检验技术具有重要意义。

基于面阵探测系统的扫描成像信息获取方式研究

为了实现对目标进行高信噪比、高时间分辨率的探测,近年来数字时间延迟积分技术(TDI)逐步应用于面阵探测系统。结合自行研制的CMOS探测器,搭建测试平台,对面阵探测系统的扫描成像方式进行深入研究。重点针对数字时间延迟积分技术(TDI)对面阵探测系统信噪比提高的分析,结合试验研究系统信噪比提高倍数与数字TDI级数M的关系,并对探测系统时间分辨率与数字TDI级数M的关系进行讨论。引入数字TDI及多帧叠加两种图像信息获取方式的对比,分别对特定目标获取图像的噪声特性及非均匀性对比分析。

CMOS图像传感器时间域噪声分析及其应用研究

针对目前CMOS探测器的噪声研究绝大部分采取频率域的分析方法,所得的结果对于实际的探测器应用指导性不强。从时间域出发,构建了全新的探测器噪声模型,分析了在探测器的不同工作时期内噪声量大小同时间的关系。给出了探测器工作时序的优化准则,积分时间越长,系统的信噪比增加,输出信号电压值增大,等效输入端信噪比不变,系统的动态范围减小;复位时间越短,输出噪声量越小,但是图像的滞后效应也就越严重,在对弱小目标进行成像时应该尽可能地减少复位时间,增大积分时间,对于亮目标成像,应该增大复位时间,减少积分时间。