非自发光空间目标的可见光探测技术研究

建立了空间非自发光目标的数学模型,应用经典光学理论研究了目标亮度与目标尺寸、表面特性、观测角、观测距离之间的关系;并推导了探测能力与光学系统参数及曝光时间之间的关系;试验结果验证了模型和计算公式的正确性,可为空间目标探测光学系统的设计提供了设计参考.

空间高分辨率CCD相机次镜支架最佳结构设计

根据某空间高分辨率CCD相机的结构设计方案 ,利用结构设计软件Solidedge建立了次镜支架的结构分析模型 ,并利用有限元分析软件Vnastran对不同结构和尺寸的次镜支架进行了动力学分析计算 ,提出了次镜支架的鼓型偏置式四翼梁结构 该结构具有较高一阶谐振频率和良好的机械加工性能 。

高分辨率空间相机的工程分析

以大型结构设计软件SolidEdge建立了高分辨率空间相机的精确的几何模型,在此基础上用大型有限元分析软件MSC.Patran建立了相机的有限元模型,并利用MSC/Nastran对该相机整机进行了工程分析 其计算结果与试验结果相差 10%以内.

空间相机的热分析和热设计

空间飞行器在轨道运行过程中,除空间热沉影响外,还会受到太阳辐射、地球红外辐射和地球阳光反照等热因素作用,同时相机内部热源也会影响相机的温度.温度的变化对高分辨率航天相机光学系统成像质量影响很大·热控系统的目的是保证相机的各部分保持在各自的温度范围内·本文对相机整体进行了详细热分析计算,得出了低温、高温初期、高温末期工况以及其他一些情况下相机各部分的温度水平,为相机热控实施提供依据·

空间相机热光学分析与试验验证

为了对空间高分辨率相机热设计提出准确的技术要求,基于光学波像差的基本理论,对某高分辨率空间相机的温度场进行热光学分析.在此基础上确定了热控指标,并在真空罐中进行热真空成像试验,验证了热光学分析的正确性和热控指标的合理性.结果表明:最佳焦面位置与相机温度水平的关系近似成线性关系,最佳焦面位置变化量约0.08～0.1mm.℃-1;当温度水平在(20±1)℃之间变化时,像面处在系统焦深范围内,系统传递函数变化量在0.02左右;当径向温差和轴向温差会大于2℃引起最佳焦面位置发生移动,若不调焦,传函会明显下降.

拼接误差对拼接式大口径反射镜成像质量的影响

以由七片边长为0.5m的正六边形子镜组成的拼接式大口径反射镜为例,理论分析和数值模拟各种拼接误差对成像质量的影响.利用傅里叶变换的特殊性质简化求解大反射镜的点扩散函数过程并推导各种误差下的解析表达式.采用快速傅里叶变换数值模拟边缘失配误差、平移误差及倾斜误差情况下的点扩散函数,并根据光学系统的成像原理模拟成像效果.结果表明,边缘失配误差对成像质量无影响,而平移误差影响较大,倾斜误差影响相对较小.

TDICCD相机像质综合评价研究

基于对影响航天相机成像质量诸多因素的综合考虑,文章试图从一个新的角度提出用MTF与SNR的乘积大于或等于9来综合评价航天相机成像性能的方法,为研制轻型航天相机提供参考。

高分辨率TDICCD相机轻量化技术

高分辨率可见光相机是航天侦察最重要的手段之一。随着用户对分辨率的要求不断提高 ,光学系统的焦距不断增长。长焦距TDICCD相机代表着长焦距传输型相机的发展方向 ,而焦距的增长意味着相机尺寸和质量的增加。文章介绍了国外轻量化技术的一些成果 ,从结构、材料、探测器等方面讨论了我国高分辨率相机轻量化的技术途径。

红外双波段卡塞格林光学系统设计

定性地论述了卡塞格林系统设计中焦距、场镜焦距和后工作距离大小的选择 并论述了在设计中主、次镜必须根据设计结果的分析 ,调整主、次镜的半径和间隔 ,从而使后工作距离 ,遮栏比都能满足设计要求 ,最终使系统能够获得最优的设计性能以满足设计需要 ,在系统的垂轴像差难以消除时 。

用于运动目标探测的多通道成象系统

本文提出了一种采用自聚焦 ( GRIN)透镜阵列对运动目标进行探测的多通道光学成象系统 .与单孔径成象系统比较 ,多通道成象系统具有更宽的视场和更高的运动敏感度 ,使之更适合于对运动目标的捕获、跟踪以及对运动量的测定 .本文根据复眼的视觉机制和自聚焦透镜的成象原理 ,对运动目标进行了成象与测定实验 .此外 。

偏心和倾斜光学系统初级象差理论的研究

在共轴光学系统波象差的基础上 ,推导出了光学元件的偏心和倾斜分别对主要象差的影响 得出了除了球差外 ,每一种象差由于偏心和倾斜都引入了它同种类的象差 ;小量的偏心和倾斜并不改变系统的球差的结论 ;如果球差并不为零 ,将会产生与象高无关的彗差 。

具有二次像面的三反射光学系统的研究

论述了一种具有二次像面的偏视场三反射光学系统的设计方法 ,定性地讨论了设计参量β1,Δ ,f′1对系统传递函数的影响 给出两种结构型式 ,两个设计结果 ,并从系统成像质量的好坏、加工的难易程度及结构的可实现性分析了两种结构型式的优缺点 .

地面可见光相机探测静止轨道目标可行性研究

基于地面可见光相机探测建立了地球静止轨道上空间非自发光目标的数学辐射模型,利用辐射传输的基本原理,分析了平面目标亮度与探测时间、纬度之间的关系,推导了系统探测能力与光学系统参量及曝光时间之间的关系,简要的分析了杂光对系统曝光时间的影响,理论模型与目前相关试验结果基本接近,表明GEO上空间目标的可见光相机探测是可行的.

非球面干涉定心方法研究

由于非球面光轴的唯一性,非球面定心工艺中需分别定义顶点偏心误差和球心偏心误差.通过估算顶点偏心在传统定心仪上的测量误差,可以发现传统定心仪很难达到控制目的,而干涉测量方法却能得到较高的准确度.理论推导和模拟计算表明:顶点偏心角与偏心彗差之间有线性关系,顶点偏心角的彗差灵敏度与非球面的陡度成正比.使用干涉检测的方法可以同时控制非球面的两种偏心误差,且其检测准确度可以达到0.02mm.

偏视场用三反射系统的一次杂光问题研究

介绍了传统的二反射系统的杂光设计方法 ,研究了偏视场用三反射系统的杂光域与光阑位置的关系 ;指出了在线遮栏比较小 (如 1/ 4 )和半视场角比较大 (如 0 .77°)的情况下 ,设计时可不考虑用外遮光罩消一次杂光 ;给出了在不使用外遮光罩消一次杂光的情况下 ,决定主镜上内遮光筒和次镜上内遮光罩的长度的方法 ,此时系统线遮栏比为 1/ 2 .6 ;由于飞行方向与垂直方向视角不同 ,主镜上遮光筒和次镜上遮光罩的形状可以设计成非轴对称形状 ,并可使系统线遮栏比降为 1/3.3;在此基础上提出了进一步减少系统遮栏比的方法 ,使线遮栏比降为 1/ 3.

高分辨率空间相机精密热控设计及验证

基于波像差分配理论,提出了某高分辨率空间相机的热控指标.在分析相机空间外热流环境的基础上,进行了热控方案设计,并利用热分析软件进行了高低温工况下的瞬态热分析.结合热平衡试验验证了热设计的有效性和正确性.

制冷型长波红外光学系统设计

针对640×512长波红外制冷型探测器,设计了一种制冷型长波红外光学系统,用于对目标的红外跟踪探测。该光学系统采用二次成像结构以达到100%冷光阑效率,采用锗和硫化锌玻璃材料相结合,实现了像差校正和消色差设计,通过引入高次非球面,很好地校正了系统的高级像差,简化了系统结构。光学系统由6个镜片构成,焦距为400 mm,工作波段为7.7~9.3μm,视场角为1.37°×1.10°,F数为2。设计结果表明:在空间频率33 lp/mm处,轴外视场MTF>0.24,接近衍射极限,具有较高的成像品质。在−35~+55℃工作温度范围内,通过内置调焦镜调焦来保证高温、低温环境下的成像质量,可用于宽温度范围内的红外跟踪探测。

基于马尔可夫随机场的红外有形目标检测算法(英文)

构建了马尔可夫随机场自适应邻域系统,并将有形目标检测问题构建为马尔可夫随机场理论框架下背景与目标的二元分类问题.首先分析了影响目标形状的主要因素,归纳总结了典型的目标形状;其次以典型目标形状为模板构建了新的马尔可夫随机场邻域系统;然后构建了自适应邻域选择的代价函数,并基于有限差分算子创建了新的马尔可夫随机场势函数,进行背景与目标的分类判别.由于采用自适应邻域系统,所提算法在保持目标检测率的同时进一步降低了过门限率;比经典马尔可夫随机场邻域系统具有更好的目标形状保护新能.仿真试验结果表明,所提算法不仅具有较好的目标检测性能,而且可更好地保护目标形状的细节信息.