动态因素对星敏感器测星影响的分析

在捷联惯导系统中,星敏感器直接固定在弹体上,在动态环境下工作.本文根据光学成像原理、快门速度和图像传感器上星点移动速度等,建立了动态条件下星敏感器所获星点光斑的数学模型.通过计算机仿真得出了曝光时间与动态星点像元能量最大值的关系、不同曝光时间下的动态星点定位精度.仿真结果表明,动态星点像元能量最大值不能随着曝光时间的延长始终增大,动态星点形变对星点定位精度的影响可以忽略.     

无热化大相对孔径星敏感器光学系统设计

提出了一种大相时孔径轻小型光学系统的设计方案,给出了设计方案及热分析结果.光学系统工作谱段500～800nm,视场角9°,相对孔径1／1.2,光学系统设计结果良好,弥散斑直径在两个像元尺寸之内,能够满足光学系统对能量集中度和弥散斑的要求.基于光学热补偿理论对光学系统进行了无热化分析和消热设计.通过分析不同温度下的传递函...     

PtSi肖特基势垒IRCCD焦面阵列的设计和性能

该文介绍高性能PtSi肖特基势垒探测器64×128元红外CCD焦面阵列。掩埋沟道CCD成像器具有一个行间传输机构,它有22％的有效探测面积和120×60μm的像元尺寸。高性能薄型铂硅探测器的截止波长约6.0μm,而在3.0～4.5μm的光谱段有4.0～1.0％的量子效率。根据过程参数和工作电压,这些红外探测器在77K测得的暗电流密度为5到60nA/cm~2。在一个电视兼容的红外相机里,高质量的热图像通过64×128元PtSi肖特基势垒红外CCD焦面阵列得到。红外CCD照相机在没有垂直隔行扫描的情况下,以60帧每秒工作。     

航天相机快速定焦的关键参数

在航天相机的装调中,焦平面的位置是影响航天相机的成像质量的关键因素,如何准确且快速地在实验室环境中预置相机的焦平面是体现光学装调水平的重要指标。通过深入研究定焦原理,建立光学模型进行理论推导和光学仿真,发现了定焦过程中平行光管焦面的离焦量与相机焦面组件的偏移量之间的定量关系,提出了离焦放大率的定义并将其作为定焦关键参数进行定焦的方法,克服了传统定焦方法中应用恒定值的轴向放大率定焦而需要反复迭代的缺陷。实验结果表明:装调实例的装调效率较传统装调方法提高了约3倍。由于对焦平面的精度要求主要取决于镜头的焦深大小,因此大相对孔径短焦的相机对焦面偏移量更为敏感,使用该关键参数指导装调,可以快速准确地确定最佳焦面位置,降低反复拆装焦面组件的风险,尤其适用于短焦相机的定焦,能大大节省工作量,提高装调效率。同时,由于离焦放大率和平行光管焦面的离焦量成线性关系,也有利于进行多个具有相同光学参数的相机的快速定焦。     

CCD共焦的误差分析

在ＣＣＤ相机的研制工作中，需要将多个ＣＣＤ安置于ＣＣＤ相机的焦面位置处，并使各ＣＣＤ像元之间相对于相机焦面的共焦偏差满足相机设计要求。为了达到这一目的，需要对多个ＣＣＤ进行焦面测量。文章对各种误差因素在测量过程中的影响进行了分析。     

嫦娥三号卫星相机地形图像的彩色校正方法

针对嫦娥三号卫星着陆器有效载荷相机地形图像出现偏色问题,设计一种彩色定标与白平衡相结合的两步彩色校正方法。首先在D65标准光源下,针对相机彩色光谱响应与CIE标准色匹配函数偏差,利用24色彩色色标最小二乘平差获取相机彩色校正矩阵,提高校正矩阵对不同色彩图像的适应性;其次在模拟月面环境光照条件下,采用9阶中性色标最小二乘平差进行相机白平衡校正,改进传统单一色标白平衡校正系数泛化能力不足的缺点,有效降低月面环境光照条件对相机图像色彩影响。地面成像验证试验和在轨成像试验结果表明,两步法校正后相机成像色差明显降低,图像色彩与人眼所见更加一致。     

一种点目标探测系统能量集中度计算方法

在点目标探测系统中,光学系统的能量集中度决定了单个像元收集到点目标能量的水平,直接影响点目标探测系统的图像信噪比。在相机设计完成后,需要对相机的能量集中度进行测试,评价相机的性能。传统方法对点目标探测系统的能量集中度计算采用"中心像元法",由于相机探测器中心位置偏移和靶标尺寸的影响,计算结果存在很大误差。文章通过建立点源靶标成像模型,分析出靶标尺寸和探测器位置对点目标像斑的影响,提出了求解点目标能量集中度的一般过程,并设计出了一种容易实现的计算方法。通过对点目标像斑进行高斯拟合,然后通过两次反卷积去除探测器位置和靶标尺寸的影响,实现了对能量集中度的求解。计算结果表明,文中提出的方法比传统方法更接近实际情况,具有工程应用价值。     

CBERS—1卫星红外多光谱扫描仪主光学装置设计

文章介绍了CBERS－1卫星IRMSS主光学装置的设计，叙述了光学系统和结构选择、装配调试、像质的稳定性、可靠性问题。该装置在焦面φ8mm范围内弥散园优于φ0．010mm，调制传递函数MTF优于0．91。     

低轨卫星面阵凝视成像技术研究

文章介绍了面阵凝视成像的工作原理及特点，阐述了低轨卫星对地观测凝视成像面临的像移问题及其解决措施，对像移补偿装置与二维指向机构的结合做了初步探讨。     

高分多模卫星图像质量保证和验证

针对高分多模卫星敏捷成像模式开展图像质量预估,识别出关键影响因素,并在工程设计和研制过程中采取相应措施保证图像质量。通过适当提升星下点分辨率,保证卫星一定机动范围内的0.5 m分辨率;配置大气同步校正仪,消除大气对高分辨率图像的影响;采用积分时间分片设置,解决卫星大角度成像时中心和边缘视场像移速度差异大的问题;采用积分时间实时设置,解决主动推扫成像过程中焦面像移速度变化快的问题;通过地面处理,解决主动推扫成像模式下图像内部均一化的问题。高分多模卫星在轨测试结果表明:研制过程中采用的图像质量保证措施有效,敏捷成像模式下的图像质量符合预期要求。     

星敏感器空间辐射效应研究

星敏感器作为一类高灵敏度光电集成部件,易受空间辐射的影响造成性能退化和工作 异常。分析星敏感器的辐射效应机理并制定相应的防护对策,既是当前可靠性增长的基础, 也是今后高性能星敏感器发展的必然要求,而国内尚缺少对这一问题的详细论述。阐述了空 间辐射环境和星敏感器的组成以及工作原理,综述分析了空间辐射效应机理和对星敏感器产 生的影响,并介绍了国外在相应防护对策上的经验,更进一步对影响星敏感器较为严重的瞬 态效应做了较为深入的探讨。
     

星图匹配观测三角形优化选取技术

为了提高三角形星图识别算法的成功率,减少匹配过程中的计算量,进而提高星敏感器实时输出姿态的性能,提出一种星图匹配前“二次优化”选取观测三角形方法,该方法在在初选观测三角形的基础上,对观测三角形进行第二次优化筛选,进而提高星图识别环节的效率。优化选取观测三角形是基于QUEST定姿原理,将观测三角形的边与夹角的约束关系转换到像平面上。全天球遍历分析统计结果表明：在12°×12°视场中,采用本文提出的方法,可使一次匹配成功并输出可用于星图验证环节的较高精度姿态信息的概率提高60.9％,从总体上可大大减少星敏感器星图识别环节的计算量,并且每帧全天球定姿输出的时间一致性也被大大提高。     

太赫兹焦平面阵列成像技术综述

太赫兹焦平面阵列成像技术是指以太赫兹波为载波或信息来源,以焦平面阵列为主体架构,兼具全天时全天候、凝视前视、高分辨率、实时视频成像等优点的先进探测感知技术,是太赫兹技术领域重要研究方向。首先回顾了太赫兹探测感知技术的发展历程与现状,重点介绍了几类典型太赫兹探测感知系统。然后,重点聚焦太赫兹焦平面阵列成像技术,分别介绍了太赫兹低频段(1 THz)和太赫兹高频段(1 THz)焦平面阵列国内外现状。最后,对像素级太赫兹探测器的一般性概念和发展趋势进行了总结和展望。     

Stellar coronagraph using the principle of achromatic null-interferometer

In order to observe exoplanets we propose a space-based achromatic stellar coronagraph combined with a 0.8–1.5 m telescope. We develop an achromatic common path interferometer for observing an exoplanet (a faint off-axis source) on the background of a hoste star (bright axial source). An image of the star and its copy acquire an achromatic phase shift by 180° and interfere in antiphase. The achromatic phase shift is caused by geometric phase in the scheme of a three-dimensional interferometer. The interference process divides spatially the dark and light fields of the star image redirecting them to the opposite sides of a beam splitter. The interference process does not weaken the image of a planet, with equal intensities it is redirected to both sides of a beam splitter. The suggested scheme of common path interferometer ensures mechanical stability. The background signal is experimentally demonstrated to be reduced by six orders of magnitude.     

FY-2C星多通道扫描辐射计及其在轨运行

介绍了风云二号(FY-2)C静止气象卫星多通道扫描辐射计的性能、组成和工作原理,以及为适应将3通道改为5通道而完成的5通道焦平面、光学系统、结构、电子学、红外探测器、辐射致冷器、光学薄膜和第二扫描结构等主要设计改进.卫星的在轨测试和运行结果表明,C星扫描辐射计在第一代自旋静止气象卫星上实现了包括中波红外的5通道同时对地观测,图像质量总体优于同类GMS5,METEOSAT-5静止气象卫星,与目前应用的GOES9三轴稳定静止气象卫星基本相当.     

一种空间邻近目标红外多传感器立体分辨方法

空间邻近目标在红外像平面的成像因相互交叠而形成簇状像斑,对红外传感器的信号处理提出了分辨的要求。为实现对空间邻近目标的立体跟踪定位,提出基于量子粒子群优化的空间邻近目标红外多传感器立体分辨方法。在对目标像平面成像建模基础上,构建基于最小二乘准则的空间邻近目标立体分辨目标函数,针对目标函数的高维非线性特点,以QP-SO解决目标函数优化问题,估计目标空间位置。仿真结果表明:相比于传统的先单传感器像平面分辨后多传感器视线交叉定位方法,此法具有更优的目标位置估计精度、辐射强度估计精度和目标个数估计正确率。     

一种实时测量卫星运动像移的新方法

文章针对高分辨率对地观测卫星 ,介绍一种新的方法来实时测量卫星运动在焦平面上的像移。详细地说明了像移实时测量的原理 ,具体推导了像移测量的数学表达式。测量出的像移可以用来对畸变的图像进行校正 ,获得高质量的图像     

光学稳像系统颤振抑制性能的分析与设计

光学稳定成像方法是一种用于隔离视轴颤振对成像质量影响的综合处理技术,它结合传统光学与反馈控制理论,通过闭环控制系统驱动在光成像通路内的动态校正机构补偿探测视轴与成像焦面间的相对运动,进而有效提升成像质量。文章首先建立了光学稳像系统的回路模型,并在此基础上,根据控制系统稳定性判据导出了颤振抑制函数的设计约束,分析了像移测量延时特性、测量精度特性及校正机构动态性能对颤振抑制带宽的影响。文章进一步给出了一种光学稳像系统颤振抑制带宽的设计方法,该方法针对视轴颤振的功率谱密度、像移探测性能和光机校正机构的动态性能完成了颤振抑制带宽的优化,从而可最小化颤振补偿残差。最后通过试验验证了文中分析结论和设计方法的有效性。     

一种高超星图高精度半盲复原算法

针对高超声速飞行器在平流层内应用天文导航时受气动光学效应及运动模糊影响后难以观星和高精度导航的问题,提出一种基于正则化思想的高超星图半盲复原算法。该算法首先针对高超星图的特点进行去噪与星点初提取等预处理操作,接着从图像中提出可用的模糊核信息,并通过融合达到去噪的目的。然后结合天文图像灰度及梯度的稀疏先验分布特性,提出一种针对高超星图的正则化非盲复原模型,利用分裂布雷格曼迭代法等算法迭代估计清晰图像。将本算法与传统星图复原算法、其他最新正则化复原算法进行星图复原与导航效果比较,结果表明本算法复原效果最佳,且能明显改善星点识别正确率及质心坐标计算精度,可用于大幅提高超声速飞行器在平流层中的天文导航适应性及导航精度。     

The gravitational lenses of alpha centauri a, b, c and of barnard''s star

The gravitational lenses of the three nearest stars, Alpha Centauri A, B and C (Proxima Centauri), are studied in this paper. For each star, the minimal focal distance is found, and turns out to equal 679.263, 563.485 and 112.138 AU, respectively, plus or minus the (large) uncertainties deriving from the uncertainties in the estimates of the star masses and radii. A comparison of these three minimal focal distances against the corresponding value for the Sun (550 AU, or, more correctly, 548.230 AU) is then made, but it is clearly pointed out that all these minimal focal distances are just the theoretical values given by Einstein's deflection formula for the corresponding “naked star”, i.e. the star as if it had no corona around! The study of the true focal distances that follow from taking the corona into account is much more difficult and uncertain, and has to be delayed to further research. For the naked stars, we study the deflection of radio waves for five different frequencies: the hydrogen line at 1.420 GHz, the water maser at 22 GHz, NASA's Interstellar Probe (ISP) telecommunication frequency at 32 GHz (K_a band), the Cosmic Microwave Background peak frequency at 160.378 GHz and finally the positronium frequency at 203.385 GHz. For each frequency the antenna patterns of the three naked stars gravitational lenses are given. Finally, all the above data are derived also for the fourth star in increasing distance from the Sun, Barnard's star.