大气湍流对高分辨率遥感卫星的成像影响研究

遥感卫星在国防和民用探测等领域发挥着重要作用,而大气湍流严重影响高分辨率遥感卫星的成像质量。本文重点研究了遥感卫星对地探测时,相机口径、卫星轨高和大气湍流强度对空间相机成像质量的影响。首先,基于球面波传输模型和Kolmogorov湍流理论,针对空对地探测湍流波前进行仿真。然后,分析畸变波前随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律,并推导出普适公式。在此基础上,进一步推导出空间相机成像分辨率随相机口径、卫星轨高和大气相干长度变化的计算公式。最后,研究了大气湍流对空间相机调制传递函数(MTF)的影响,并以MTF=0.15为基准,仿真分析了MTF相对误差随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律。本研究为高分辨率遥感卫星的设计、分析和评估提供理论依据。

风云一号C气象卫星及其应用

回顾了我国极轨气象卫星发展的历程,重点介绍了1999年发射的风云一号C星至今在轨稳定运行概况,星上遥感仪器、卫星采用的主要技术和改进措施以及卫星资料的应用,展望了我国极轨气象卫星及其星上遥感仪器发展前景。

大气湍流对高分辨率遥感卫星定位精度的影响分析

本文重点研究相机口径、大气湍流强度和卫星轨高对高分辨率遥感卫星定位精度的影响。首先,基于Kolmogorov湍流理论建立对地观测大气湍流模型和湍流模拟方法;然后,仿真分析了相机口径、卫星轨道高度和大气相干长度对卫星定位精度的影响规律,推导出湍流波前倾斜与相机口径、卫星轨道高度和大气相干长度的普适公式;最后,基于该普适公式,得出卫星对地观测时抖动量的理论计算公式。本论文的研究可为后续高分辨率遥感卫星的设计、分析和评估提供大气湍流影响的理论依据。

风云一号C气象卫星及其应用

本文回顾了我国极轨气象卫星发展的历程，重点介绍了风云一号C气象卫星从发射至今在轨稳定运行简况及星上遥感仪器。介绍了采用的主要卫星技术和改进措施，卫星资料的应用；展望了我国极轨气象卫星及其星上遥感仪器的发展前景。

微透镜阵列衍射效应对夏克一哈特曼波前探测器的影响分析

微透镜阵列的衍射效应会影响夏克—哈特曼波前探测器的探测精度。本文根据惠更斯-菲涅耳衍射理论建立二维微透镜阵列衍射模型,模拟分析使用理想平行光入射微透镜阵列时在焦平面产生的二维衍射光斑阵列。然后,通过计算衍射光斑偏移一个像素的过程中质心的误差,确定最大质心计算误差。接着,利用模式法进行波前重构,获得波前探测误差。仿真结果显示:在偏移0.21和0.79个像素,即波面偏转0.03°和0.13°时,衍射导致的波前误差最大为0.125λ。最后,实验验证了该误差计算方法的有效性。该研究结果可为夏克一哈特曼波前探测器的设计提供理论依据。

双波长视网膜成像自适应光学系统的轴向色差补偿方法

双波长视网膜成像自适应光学系统非常适用于视网膜微血管的高对比度和高分辨率成像。本文重点研究了双波长自适应系统的轴向色差补偿问题。首先对轴向色差进行了测量,对实测波前进行了分析,并给出任意波前轴向色差补偿法。自适应校正实验结果显示,色差补偿后,波前均方根误差减小到0.16λ(λ=589 nm),视网膜微血管分辨率提高到6μm。这项工作可用于视网膜成像的临床应用。

无源液晶光学器件的低成本驱动电路设计

为了实现多路无源液晶光学器件的驱动,设计开发了低成本、低复杂度及幅频可调的多路驱动电路。首先,为了便于控制液晶器件,在PC机和驱动板之间采用USB数据传输方式进行控制信号的传输。其次,驱动板卡采用母板加多子板模式,每个子板可输出32路驱动信号,其可依据实际需求灵活选取子板数目,从而降低成本。母板与子板均采用STM32作为主控芯片,子板通过SPI接口与母板进行数据传输。每个子板通过2个SPI接口将数据分组分发给DAC芯片,每个DAC芯片可控制16路数模转换,最终实现192路模拟信号的输出。最后,进行制板和测试。结果显示,输出模拟电压与灰度值符合线性比例关系,其绝对误差在0.010 V左右,符合10 bit、1024级电压灰度值调制精度。该驱动板卡可以实现多路驱动信号的输出,满足多路无源液晶光学器件驱动控制的需求。

SPGD算法高精度静态像差校正方法

随机并行梯度下降(SPGD)算法广泛应用于光学系统静态像差校正,其性能指标对校正效果影响较大。由于传统的环围能量(EE)校正精度低、平均半径(MR)稳定性差,提出性能指标组合法,以实现静态像差的高精度、稳定校正。所提方法将EE与MR性能指标相结合进行像差校正,首先以EE作为性能指标对畸变图像进行校正,待能量集中于环围区域后,利用MR性能指标继续进行校正,直至能量分布均匀,校正终止。首先进行了校正仿真,结果显示:相比于EE和MR方法,性能指标组合法对静态像差的校正精度高、稳定性好。搭建实验光路,验证了所提方法的有效性。模拟和实验结果均表明,采用性能指标组合法可以获得高的校正精度且校正稳定。该方法可以应用于光学系统静态像差的校正和消除,实现其接近衍射极限的光学性能。