用于空间光学仪器的镜子的轻量化研究

对用于空间光学仪器的镜子实施轻量化工艺的必要性作了阐述,并对轻量化镜子的材料及结构的选择作了讨论。用有限元计算法对轻量化镜子在外力作用下的变形情况进行了计算分析。最后,文中还具体介绍了镜子实施轻量化技术后的结果。

硅油对遥感仪器镜面污染的研究

对被硅油污染的镜面进行了光谱测试,测得了硅油的红外吸收波段及吸收系数。实验证明吸收波段上的油膜透过率随着油膜厚度增加呈指数衰减。

红外技术在美国“国家导弹防御”(NMD)计划中的应用

1前言 美国"国家导弹防御"(NMD)计划正在紧锣密鼓地进行之中.尽管在今后的几年中是否部署这个系统,在美国国内及世界各国都引起了很大争议,但美国这几十年来一直在发展导弹防御技术,却是不争的事实.

导弹助推段天基红外探测的像面照度模型及其应用

波段选择是导弹助推段天基红外探测系统设计首先需要解决的问题.无论是中心波长的确定,还是波段宽度的设定,都应有合理的依据.本文提出了导弹助推段天基探测的像面照度模型,并根据模型得到导弹助推段天基红外探测系统的目标与背景信杂比作为目标函数,利用信杂比的最大化作为波段宽度选择的依据,进行探测波段的选择.分析结果表明,以H2O,CO2吸收带2.7μm和4.3μm为作为红外探测系统的中心波长有其固有的合理性,不同的波段宽度选择将使信杂比产生显著变化.本文所建立的像面照度模型对遥感器设计和性能估计亦有重要意义.

大口径折反射式光学系统的光机结合分析

大口径折反射式光学系统在空间遥感仪器中广泛应用,反射镜的支撑结构直接关系镜面面形变化从而影响光学遥感器的成像质量·建立了光学系统的光机结合分析方法,使得在设计阶段就能评测光学元件支撑结构是否满足要求,得到支撑结构对成像质量的影响的直观结果·这一方法也可用于光学系统的光机热结合分析·

二维扫描镜扫描特性理论分析

在航天遥感仪器中,为了缩小二维指向镜的大小可将45°镜偏转一定角度,如60°镜。在光学反射矢量理论基础上,对不同角度指向镜的摆动范围、像旋特性进行分析比较。从扫描特性角度分析了倾斜扫描镜使其减小尺寸的可行性。

衍射光学元件热稳定性的分析

本文对折射元件和衍射元件的温度特性进行了分析，建立了透镜焦距和衍射效率随环境温度的变化关系，通过施密特红外望远镜系统的设计，比较了折射非球面与衍射光学校正板的温度特性对系统光学传递函数的影响。

基于CMOS APS的星敏感器光学系统结构设计与优化

基于CMOSAPS的星敏感器是适应航天技术微型化的发展而产生的新一代姿态敏感器。结合星敏感器系统帧频以及探测信噪比阈值的要求,确定了合适的CMOS探测器件以及光学系统的通光孔径、焦距、工作光谱范围和中心波长等主要参数。分别基于球面和非球面,在ZEMAX平台上实现了具有良好像质的大孔径(F/1.198)、大视场(22.6°)、宽光谱范围(0.5～0.8μm)的两种光学系统的结构设计,满足了对弥散斑、能量集中度、畸变等的特殊要求。

强杂波背景下高空红外运动点目标检测

对强杂波背景下高空红外遥感图像序列的背景和目标特性进行了分析 ,采用新型的形态滤波方法实现了背景抑制 ,提出了一种子窗口检测门限算法 ,并进行了仿真试验 ,有效地提取了强背景低信噪比下的目标。对比分析说明子窗口检测门限算法具有较好的效果 ,并且可以提高并行计算能力 ,适合应用于强杂波背景下大面积扫描或凝视红外图像序列的处理。

大口径反射镜轻量化结构比较及面形分析

根据某空间光学系统的SiC反射镜的设计指标要求,对比分析了各种轻量化结构(包括三角形、正方形、六边形和各种扇形轻量化结构)的力学(自重变形)、热学性能(温度应力变形)。综合比较这些轻量化结构的轻量化率、比刚度和热稳定性能,最终确定采用一种扇形轻量化结构。在轻量化率达到75%的情况下,镜体的自重变形和热变形均满足要求:采用Zernike多项式拟合去除刚体位移后得出,在周边支撑情况下镜面由于自重引起的表面畸变量的RMS值为0.0101μm,约为λ/60(λ=0.6328μm)。

IRFPA图像采集系统的设计与实现

介绍了基于USB2.0的高速红外图像采集系统的总体设计思想.用CPLD实现IRFPA探测器和FIFO的时序控制驱动电路、奇偶数据整合,采用FIFO作为数据缓存,达到了系统结构简化和性能优化的目的.研制出一套完整的红外焦平面高速图像采集系统.结果表明该系统能够满足使用要求.

一种在离焦情况下获得高分辨率图像的新技术

在遥感、军事侦察和医疗成象等领域,需要得到目标的高分辨率图像.而像面离焦直接影响了成像质量、降低了空间分辨率.为了得到高分辨率图像,往往采用自动焦面补偿装置或温控系统来克服离焦现象,但这又不利于仪器的小型化和轻量化.本文提出,在光学系统光路中加入一特殊设计的非球面掩模板,并对经过位相掩模板后的图像进行图象处理得到清晰图像.使光学系统在大离焦量的情况下仍可获取高分辨率的图像.这对于光学遥感器在复杂的空间环境中获取高分辨率图像具有十分重要的意义.

风云四号辐射计的高精度动态测角系统

为了测试风云四号气象卫星扫描成像辐射计的扫描镜的动态运动精度,设计了一种高精度动态测角仪。该测角仪利用了扫描成像辐射计的可见光通道,采用622nm的LED可见光,经过菲涅耳透镜投射到目标板上,然后充满投影光学系统的入瞳,利用光学成像分析像点位置及相互关系的方法来评价扫描镜的运动精度。介绍了该测角仪的投影光学系统、照明系统和系统总体的设计。

基于模板的FY-2一级杂散光模拟

对FY-2扫描辐射计的光机结构进行了简化,确定出在其南北步进中对杂散光模板变化产生影响的仅仅是折镜边缘,据此结论对产生一级杂散光的相关机械边框建立空间坐标,通过投影方法得出在任意步进位置的杂散光进入区域,并通过对杂散光区域的像元数计数和制作视频文件的方式检查其变化的连续性。从信号光分布最小的世界时19时图像出发,使用快速卷积的方法,进行了点光源、月牙状亮边和地球全图的模拟杂散光形成的计算,得出的结果与实际杂散光的现象较为接近,成为进一步以图像处理方式消除杂散光的基础。

模板方法消除FY-2辐射计可见杂散光

风云二号辐射计的可见光通道图像受到由折镜进入的一级漏射杂散光的影响,仅仅依靠光机设计已经无法完全消除.为改善图像质量提出采用图像处理方法消除杂散光.在光机建模的基础上,确定出辐射计不同工作状态的直射漏光区域分布,并变换到图像坐标系.通过理论计算确定了单像元信杂比,作为漏光模板能量系数的依据.以卷积的方法来模拟一级杂散光的叠加过程,据此原理处理了正午时刻的卫星图像.结果表明,图像主观视觉效果明显改善,检查处理前后的对比度、熵值和MTF,发现此消杂过程在改善图像质量的同时不会对有用信号产生副作用.

等角度与等时间采样控制技术在扫描成像系统中的应用研究

从理论上分析了在等时间采样控制技术下,遥感仪器对扫描系统稳定度的要求。探讨了等角度这一新型采样控制技术下应用于未来遥感仪器的可行性。并将这两种采样控制技术成功应用于自行研制的短波红外成像仪,得到了清晰的短波野外红外图像。

MCT1024红外线列扫描成像系统

介绍了一种MCT 10 2 4红外扫描成像系统。该扫描成像系统采用国产 10 2 4元线列MCT(碲镉汞 )焦平面列阵 ,自行研制的三反射透射式光学系统和一维等角度扫描方式 ,扫描效率超过 88% ,扫描半周期为 5s,每帧像素为 10 2 4× 16 0 0 。

MCT1024红外焦平面阵列成像传感器

文章介绍了一种成像传感器 ,该传感器采用国产 1 0 2 4元线列 MCT焦平面列阵 ,自行研制的三反射透射式光学系统和一维等角度扫描方式 ,扫描效率超过 88% ,扫描半周期为 5 s,每帧像素为 1 0 2 4× 1 60 0 ,该系统在野外获得了较为理想的红外图像。

光学系统离焦对自动调焦评价函数的影响

调焦过程可分为调节物距、调节像距和移动镜头三种情况。基于几何光学关系,推导了三种情况下的弥散斑半径和横向放大率与离焦量的关系。利用数字图像处理方法,模拟了这两个因素对自动调焦评价函数的作用,表明弥散斑的扩散在焦前焦后呈现对称影响,而横向放大率的影响则沿光轴单调下降,二者叠加,造成峰值两侧的不对称。当光学系统F数增大时,调焦评价函数变得平缓,从而使横向放大率的影响变得显著,最佳像面因此向焦前偏移。利用CCD成像的实验证明了上述观点。

1024元MCT红外焦平面线列等角度扫描成像系统

文章介绍了一种带读出电路的１０２４元短波ＭＣＴ红外等角度扫描成像系统．叙述了该扫描成像系统的构成,在图像处理中应注意的两个主要问题:探测器非均匀性校正和行列图像信号的修正．该扫描成像系统采用国产１０２４元线列ＭＣＴ(碲镉汞)焦平面器件,自行研制的同轴透射式光学系统和一维等角度并行扫描方式,扫描效率超过８８%,扫描半周期为５秒,每帧像素为１０２４×１６００．该系统在野外获得了较为理想的红外图像．