高光谱成像技术的应用与发展

介绍了国外先进高光谱成像载荷发展情况和国内以高分五号载荷为代表的高光谱成像技术发展水平,凭借在光谱分辨率、空间分辨率、成像质量等方面取得的长足进步,广泛应用于资源勘探和环境监测等多个重要领域。分析了Offner结构和Dyson结构的推扫型成像仪的特点,提出未来凝视型成像方式的发展前景,并介绍了目前基于AOTF分光方法的中红外高光谱成像仪,实现了较好的光谱成像效果。     

编码孔径中红外光谱成像系统的光谱重构算法

针对一款基于双DMD的光谱维编码中波红外光谱成像系统的应用需求,在经典的Hadamard变换完备编码理论基础上,提出了一种具有最大信噪比增益的编码矩阵。结合基于双DMD的光谱维编码中波红外光谱成像系统的光路结构和工作原理,探讨了光谱维DMD所加载的编码模板的设计方法。建立了区块化光谱重构算法的数学模型,并进行了实验验证。实验结果表明,原理样机在具有良好的光谱成像能力的基础上,能够实现较高实时性的凝视成像,其在低光谱分辨率模式下光谱数据立方体帧频能够达到22.35帧/s,验证了区块化光谱重构算法的有效性。     

多谱段全日面极紫外成像仪

在极紫外波段对太阳进行成像观测是研究太阳活动、日冕中等离子体物理特性的重要手段.传统极紫外成像仪或光谱仪无法同时实现高光谱分辨率和大视场的太阳成像.本文设计了一种新型太阳极紫外多谱段成像系统,采用无狭缝光栅分光方式实现了高光谱分辨率和空间分辨率的全日面成像,成像视场可达47',光谱分辨率每像素2×10-3 nm,空间分辨率每像素1.4',全日面时间分辨率优于60s.通过分析谱线的全日面成像图和系统响应,表明成像仪能大范围的观测太阳活动形态演化,为太阳物理研究和空间天气预报提供更完整的观测数据.      

基于编码重建的快照式光谱成像技术进展

光谱成像技术能同时获得物体的空间信息和光谱信息,在科学研究及工业生产等领域发挥着重要作用。然而传统的高光谱成像系统存在着光学系统复杂、含有精密运动器件、曝光时间长等问题,极大地限制了其在许多场景的应用。近年来,高光谱成像系统向着轻小型化、快照式测量方向发展。简单介绍了光谱成像技术原理与分类,从基本原理、方法与实现等方面对基于衍射元件编码、编码孔径、宽带滤光片编码的快照式光谱成像系统进行了综述,并对现存的一些问题以及将来的应用与发展进行了讨论。     

多层CT用数据采集系统的设计与测试

提出了一种多通道、高密度、高精度数据采集系统的设计方案.采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Arrays)内嵌软核的体系结构,实现了多通道数据的缓冲、格式转换、乒乓读写等流水操作,解决了多层CT(Computed Tomography)有限扫描时间内数据量大、时序要求严格和数据传输精确性要求高的问题;同时利用高精度电压源和精密电阻模拟了前端输入,设计了基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)总线的虚拟仪器,精确测试了设计系统的性能且未额外引入噪声.方案已成功应用于多层CT中,同时也为数据采集提供一种借鉴.      

国外高光谱遥感载荷发展分析

高光谱遥感是当前遥感领域发展的前沿。首先介绍了高光谱遥感的成像原理、典型成像方式及主要特点等基础理论,之后从机载和星载两个方面,系统梳理了美国、加拿大、欧洲、日本等主要国家高光谱遥感载荷的发展现状,分析了相关载荷的主要性能指标(以空间分辨率、频谱分辨率等为代表),总结、归纳了高光谱遥感在民用商用、国防安全及行星探测三个领域中的应用情况,最后从提升分辨率、优化探测模式及实现小型化三个方面,总结了高光谱遥感载荷的发展趋势。     

卫星干涉高光谱遥感图像序列差值压缩编码

根据干涉高光谱图像的成像特点和卫星遥感图像压缩编码系统要求，提出了一种新的卫星干涉高光谱图像序列压缩算法．新算法利用干涉成像光谱仪推扫成像特点提出了一种低存储量，帧间小波域匹配的图像序列压缩方案，提高图像质量3—4dB．算法首先通过小波域匹配算法检测出相邻图像之间的推扫位移量并移位求得两帧的最佳差值图像，然后对差值图像进行静止图像EBCOT压缩编码，从而提高总体编码效率．该算法具有与单帧图像编码算法相当的复杂度，只需要对当前图像与模板的差值图像进行基于小波变换的编码，避免了目前基于三维小波变换的编码算法对系统大存储量要求以及编码延时大的缺陷．仿真结果表明，本算法针对干涉高光谱图像编码，可获得比基于三维小波变换的算法相当甚至更好的效果，并且大大降低了编码延时．     

星敏感器光谱探测能力用地面模拟测试系统设计

为实现对星敏感器光谱探测能力的测试和标定, 研制了一套可模拟恒星光谱的地面标定系统, 要求其光谱模拟精度优于10%. 采用光谱分布可控、光强可调的模拟照明系统作为地面标定系统的核心器件来模拟恒星光谱变化, 设计高成像质量准直光学系统使模拟星图成平行光出射, 在光学系统出瞳处产生星图, 完成具有恒星光谱信息的高精度星图模拟. 进而利用Lighttools建立标定系统的光谱仿真模型, 仿真结果表明恒星光谱模拟精度优于10%.      

高分-5卫星两台载荷传回数据和图像

正2018年5月9日2时28分,我国首颗高光谱分辨率大气环境观测卫星高分-5在太原卫星发射中心成功发射。高分-5卫星是高分辨率对地观测系统重大专项中唯一一颗实现高光谱分辨率的对地观测卫星,是国际上首颗大气和陆地综合高光谱观测卫星,是实现国家高分辨率对地观测能力的重要标志之一。高分-5卫星运行在轨道高度705km的太阳同步轨道,卫星设计寿命8年。星上搭载了6种有效载荷,是高分系列卫星中搭载载荷最多的卫星。其中,主要载荷大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪和全谱段光谱成像     

国内外航天动态

正国内动态珠海一号03组卫星首发高光谱影像9月19日,我国用长征十一号运载火箭采取"一箭五星"的方式成功将珠海一号03组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。入轨3天后,卫星已顺利回传首批高光谱卫星遥感影像。"珠海一号"卫星工程是商业遥感卫星项目,规划研制发射34颗卫星组成星座,具备视频成像、高光谱成像、SAR成像、红外成像等观测能力,获取卫星遥感数据为自然资源、生态环境、农业农村等行业应用提供服务。此次发射     

全球首幅静止轨道地球大气高光谱图正式亮相 解读“风云四号”卫星首批图像和数据

<正>"风云四号"静止气象卫星于近日成功获取首批图像和数据,其搭载的多通道扫描辐射成像计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪、空间环境监测仪器包等载荷分别传回了圆盘图、大气光谱图、闪电分布图和磁暴监测图。这些图该怎么去看?又包含了哪些天气系统信息?这些数据信息对于天气预报和气候预测将有哪些推动作用?大气光谱图首次利用静止轨道获取高光谱大气探测数据干涉式大气垂直探测仪是国际上第一台在静止轨道上以红外高光谱干涉分光方式探测大气垂直结构的精密遥感仪器。通过该探测仪,成功获取     

第四届中国成像光谱技术与应用研讨会

<正>由国际数字地球学会成像光谱对地观测专委会与中国空间科学学会空间遥感专业委员会联合主办的第四届中国成像光谱技术与应用研讨会将于2017年9月10日至13日在哈尔滨举办.会议旨在持续推动中国成像光谱技术与应用的发展,促进学术交流.会议主题包括:成像光谱遥感机理与光谱成像技术,成像光谱数据处理与分析技术,成像光谱对地观测前沿科学问题研究和成像光谱遥感与系统应用技术等.会议网站:http://www.whrs2017.com/     

超构材料红外探测芯片的研究进展

在梳理超构材料的概念与发展历程的基础上,着重分析了超构材料对波长、偏振态、相位等电磁波参量的调控作用。结合红外探测芯片及成像系统的发展趋势,介绍了超构材料与红外探测芯片的结合,及其在双色/多色成像、偏振成像、高光谱成像等先进成像模式中的应用,以及国内外相关研究进展。     

着陆缓冲装置特性分析及控制方法研究

着陆缓冲技术在航天器回收系统中的应用日益广泛,文章对着陆缓冲过程所使用的两种发动机推力制度进行了比较;分析了着陆缓冲过程中影响系统最终性能的因素。认为影响最大的因素是初始条件和环境条件的改变,对此提出了一种较为实用的控制方法。应用这一方法,可以最大限度地消除初始条件和环境条件的改变对着陆缓冲装置性能的影响。     

新型缓冲腿结构设计及性能分析

腿部结构是实现仿生蝗虫跳跃机器人良好缓冲性能的重要组成部分,因此对其进行结构设计及分析具有重要的意义。为实现更好的着陆缓冲性能,基于蝗虫腿部生理结构和现有仿生串联腿的结构形式,设计了一种新型的用于跳跃机器人的缓冲腿。在对缓冲腿的力学性能进行分析的基础上,根据缓冲性能评价原则,对结构参数进行了分析及优化,并对同时处于最优状态下的新型缓冲腿和原有仿生串联缓冲腿的缓冲性能进行分析比较。相对于原有仿生串联缓冲腿,改进后的新型缓冲腿受到地面作用力的幅值减小了25.3%,储能能力提高了34.6%。这为仿生蝗虫跳跃机器人及其他着陆机构的研制提供了依据。      

PLC栈缓冲ASIC芯片的设计与实现

存贮管理是计算机体系结构的重要组成部分。对于Prolog和Lisp两种人工智能语言来说,它们的操作大多都是针对栈式存贮区进行的,因此一个高速的栈控制器将有效地提高它们的执行速度。本文简要介绍了Prolog/Lisp协处理器(PLC)栈缓冲机制的结构、原理以及栈缓冲专用芯片SC(Stack Controller)的设计方法和实现技术,为Prolog和Lisp语言的高效执行提供了一个性能价格比较高的存贮系统。     

太空新航线

正"联盟"号发射"资源"P3卫星3月14日,俄罗斯"联盟"2-1b型运载火箭在拜科努尔发射场发射了俄"资源"P系列高分辨率对地观测卫星的第三颗卫星"资源"P3。卫星入轨后有一块太阳能帆板未能完全展开,但星上各系统的供电水平尚足以保证工作所需。相关专家正在制订解决问题的办法。"资源"P系列卫星由进步中央特别设计局采用"琥珀"平台建造,配备一个高分辨率光学成像有效载荷,全色和彩色模式地面分辨率分别为1米和3米~4米。星上还配备一个可覆盖拥有216个光谱通道的高光谱成像有效载荷,并携带了一台大视场多光谱相     

新型自适应起落架的单支腿落震性能研究

针对传统直升机起落架结构相对固定导致的地形适应能力不足的问题,设计了一种两级缓冲系统的新型缓冲作动行走一体化自适应起落架,实现了多工况下的着陆缓冲功能,常规着陆时磁流变缓冲器单独工作实现着陆缓冲功能,危险工况下磁流变缓冲器和油气缓冲器共同工作实现抗坠毁功能。在多体动力学软件LMS Virtual.Lab Motion中建立了带两级缓冲器的自适应起落架落震仿真模型。自适应起落架可以通过2个液压作动缸来调节不同姿态,进行了常规工况及耐坠毁工况的落震仿真分析,并根据仿真数据设计了缓冲器参数。在多种工况下进行了自适应起落架多级缓冲系统落震试验,对比分析了试验和仿真结果。结果表明,在2种着陆速度下,系统缓冲效率分别达到85%和75%,自适应起落架可以主动调节至多种姿态,并在各姿态下都具有良好的缓冲性能,还具备一定的抗坠毁能力。试验与仿真结果具有一致性,证明建立的自适应起落架的多体动力学模型能够有效地模拟落震过程。     

大口径微波光学一体化空间成像技术

针对传统多载荷遥感卫星系统集成度低的问题,提出一种共结构大口径微波与光学一体化空间成像方法,即采用微波、光学成像系统共用卡塞格伦结构的一体化载荷设计,并通过波长分光镜对接收信号进行分光成像。载荷主反射面结构为微波天线和多光学反射镜组成的抛物面,其中光学主镜系统采用婓索干涉Golay6分布式结构组成非连续抛物面,并采用模块化设计将成像载荷进行拼接。模块化设计易于大口径微波与光学成像结构的加工、装配,相较传统多载荷卫星载荷集成度更高,系统更加简化。通过Matlab和Zemax软件对一体化空间载荷进行仿真分析,结果表明,所设计的大口径微波与光学一体化空间成像载荷,满足微波成像的最小有效面积要求和光学成像的调制传递函数(MTF)值要求。     

全向式气囊着陆装置缓冲过程的仿真研究

为了探索火星着陆器缓冲着陆技术,以"火星探路者"登陆系统的全向式气囊缓冲装置为对象,采用大型有限元仿真分析技术,实现气囊结构和着陆过程的数学和力学建模,获得全向式缓冲气囊着陆的动态过程仿真;同时得到重要结构部位的过载、重点部位的位移和速度、气囊内部的压力和温度以及气囊结构的动态应力分布等重要指标性参数和变化曲线,确定了"火星探路者"登陆系统的缓冲特性及其仿真分析方法的工程应用。