激光测高仪接收望远镜杂散光仿真分析与试验

针对高分7号卫星在轨运行环境,建立激光测高仪杂散光仿真模型,针对空间环境三种光线来源,定量分析光机结构的杂散光特性,提出利用百叶窗次镜遮光罩和外遮光罩的抑制结构,以消除直射杂散光影响。通过点源透过率试验,模拟轨道环境,测试出不同轴外视场的杂光比最大仅为1×10~(-3),满足卫星指标要求。验证结果表明:无直射杂光时,多次反射造成的杂散光比例不影响卫星图像对比度。     

新型立体测绘光学系统杂散辐射分析与抑制

针对国家发明专利《基于集成式共用主镜的双视场立体成像光学系统》(发明专利号:ZL2009 1 0243273.8)中所设计的光学系统,进行了杂散辐射的仿真分析及抑制。为了实现较大基高比的立体测绘,满足内方位元素的高稳定度,以实现对图像的高精度校正,采用了集成式共用主镜的双视场立体成像光学系统,它具有结构紧凑、轻量化及热稳定性好等特点。针对该光学系统独特的光学系统结构型式并实现其工程化,通过仿真并根据杂散光的传播路径进行了分类总结分析,通过采取有效的杂散光抑制措施,光学系统最终的杂散光系数为1.1075%,满足系统的使用要求。     

“实践九号”A卫星光学遥感图像杂散光噪声去除

杂散光是影响卫星光学遥感图像像质的重要因素,严重时会在图像上形成明暗的杂散光条纹噪声,降低图像的对比度和清晰度。文章针对“实践九号”A（SJ-9A）卫星光学遥感图像存在的杂散光噪声现象,设计了一种基于成像载荷焦面入射杂散光空间分布特征的遥感图像杂散光条纹噪声去除方法,通过测量杂散光在推扫遥感图像上的空间分布特征,建立杂散光分布特征模型,采用分块自适应算法进行杂散光噪声滤波,消除SJ-9A遥感图像上随时空变化的杂散光条纹噪声。杂散光噪声去除后图像整体色调均匀,无条带噪声,满足CCD/TDI-CCD推扫遥感图像辐射校正精度（广义噪声）优于5%的指标要求。     

太阳光进入星载多光谱扫描仪引起的杂散光计算

文中通过采用蒙特卡罗 (Montte-Carlo)法对空间光学系统中各种构件表面建立概率模型,来计算由于太阳光进入系统所引起的杂散光数量级;并对一具体结构的多光谱扫描仪进行了计算分析。文中考虑了伪随机数的构造及能束数对计算精度的影响,并讨论了光学系统几何结构的改变对消杂散光能力的影响,为设计和修改提供了依据。     

太阳光进入星载多光谱扫描仪引起的杂散光计算

文中通过采用蒙特瞳罗法对空间光学系统中各种构件表面建立概率模型，来计算由于太阳光进入系统所引起的杂散光数量级；并对一具体结构的多光谱扫描仪进行了计算分析。     

光学遥感卫星杂散光扫描测试系统测控设计

文章介绍了一种光学遥感卫星杂散光扫描测试系统,用于发射前整星条件下对光学载荷杂散光抑制能力的模拟、分析及验证测试。根据卫星的杂散光测试特点,对杂散光扫描测试系统进行了安全性、有序性、有效性、准确性、重现性、完整性和通信控制等测控设计,并推导了光束扫描子系统的控制方程。对杂散光扫描系统的控制准确性进行检测,结果表明:光束扫描位置精度优于10 mm,方位角精度优于0.2°,俯仰角精度优于0.1°。     

日光诱导叶绿素荧光超光谱探测仪高稳定性设计与验证

光谱仪主体的机热稳定性直接影响其光谱特性的稳定性,进而影响卫星地面物质反演精度。为了适应空间复杂的热流环境,实现在轨高稳定性定量化探测,陆地生态系统碳监测卫星的主要载荷日光诱导叶绿素荧光超光谱仪（简称超光谱探测仪）在光学、结构、热控等方面均开展了稳定性设计,文章基于超光谱探测仪的性能指标,针对全寿命周期在轨热流环境进行了光、机、热集成仿真分析,揭示了光谱仪性能的在轨表现,证明稳定性设计能够满足在轨定量化使用要求。光谱仪地面试验结果验证了主体机热设计能够满足稳定性要求。     

日光诱导叶绿素荧光超光谱探测仪偏振响应抑制与测试

为提高陆地生态系统碳监测卫星日光诱导叶绿素荧光超光谱探测仪（简称超光谱探测仪）植被荧光探测精度,需降低光学系统偏振灵敏度,即对超光谱探测仪偏振响应进行抑制。文章利用斯托克斯-穆勒体系对超光谱探测仪光学系统进行偏振特性分析,对前置光学系统引起的偏振响应进行理论分析,从而确定采用双巴比涅消偏器实现全光路消偏的方案;同时对偏振测试系统中主要误差源（即测试系统残余偏振度）的影响进行理论分析,建立了“积分球光源+扩束系统+偏振元件”的低残余偏振度的偏振测试系统,对超光谱探测仪偏振灵敏度进行了测试。测试结果表明,超光谱探测仪偏振度为0.65%,满足高精度植被荧光探测需求。     

基于空心碳球的超黑涂层的制备与性能研究

针对空间光学系统中的杂散光抑制难题,设计并制备了基于空心碳球(HCS)的超黑涂层。对涂层的颜基比进行优化,发现在最佳颜基比1∶2的条件下,可获得高达0.983的太阳吸收比,结合力等级为2级,符合应用要求。研究表明:在涂层成膜过程中,黏合剂并未进入HCS中空部分,保留的亚波长小孔可有效降低涂层表观折射率,从而降低涂层在太阳波段上的反射率;HSC团聚形成的颗粒有助于涂层形成微米级陷光结构,进一步提高涂层的太阳吸收比。     

基于STK的星敏感器在轨视场仿真分析

针对星敏感器在轨可能会受到太阳光、地气光等杂光干扰而影响其测量精度及姿态有效率等问题,对星敏感器的在轨视场进行了分析研究。给出了太阳光、地气光进入星敏感器视场的条件;基于卫星工具包(STK)软件,提出了一种星敏感器视场分析的仿真方法;结合卫星轨道参数和星敏感器安装方位,在卫星零姿态、正负向侧摆下对杂光进入星敏感器视场情况进行了仿真。结果表明,卫星在轨至少有2个星敏感器在同一时刻满足杂光抑制角要求。文章提出的仿真方法,适用于对任何轨道类型卫星星敏感器在轨视场的杂光分析,仿真结果对星敏感器在卫星上的优化安装具有工程应用价值。     

高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪光学系统设计

针对高空间分辨率、高光谱分辨率和大幅宽成像的遥感应用需求,提出了高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪技术方案,分析确定了成像光谱仪光学系统指标,设计了空间成像光学系统和光谱成像光学系统.空间成像光学系统采用自由曲面离轴三反设计方案,实现了大视场、大相对孔径像方远心设计,系统相对畸变小于0.02％;光谱成像光学系统的狭缝长度超...     

星敏感器杂光抑制分析

介绍了用蒙特卡洛法进行星敏感器杂光分析的基本思想、数学模型以及表面热辐射概率模型 ,对典型卫星星敏感器的杂光传递进行了模拟。在复杂的杂光环境下 ,建立杂光传递模型 ,获得了星敏感器杂光环境的定量杂光贡献 ,并对大衰减比遮光罩及光学系统内的杂光传递进行了跟踪 ,给出了遮光罩的消杂光能力     

多光谱扫描仪的杂光计算

本文采用蒙特卡洛法计算太阳光进入星载光学系统的杂光数量级。并对一具体结构的多光谱扫描仪进行了计算，以确定其消杂光能力。对某些参数的变动也进行了计算，为设计和修改提供了依据     

静轨空间遥感器反射式光栏数值研究

受地球静止轨道上的空间外热流影响,空间低温光学系统的传统遮光罩极易产生极端高温现象,该现象产生的高温红外辐射是空间低温光学系统内部背景辐射的主要来源。文章针对上述问题进行研究,利用反射式光栏遮光罩取代传统的遮光罩,在保留消除杂散光能力的同时,优化遮光罩的控温特性,使其处于较低的温度水平,降低光机系统的背景辐射。文章给出了基于椭球曲线和椭球-双曲曲线设计的两种反射式光栏的设计方案,针对地球静止轨道热环境及空间遥感器入光口的特点,建立了考虑加工精度和粗糙度的传统遮光罩和两种反射式遮光罩的仿真分析模型,并分析了不同时刻、不同光栏设计方案的遮光罩控温特性及背景辐射分布情况,为工程化应用提供参考。结果表明,椭圆双曲遮光罩具有更好的控温特性,但过高的粗糙度会产生杂散光,影响镜片温度。     

MERIS光谱仪与成像通道

MERIS光谱仪是一种用于欧空局ENVISAT-1卫星上的推扫式中等分辨率光谱成像仪。其对地观测的光谱范围为400-1050um,天底点处空间分辨率为26m,刈幅度为1500km,主要提供海洋和陆地信息。 MERIS光谱仪有6台相机,呈扇形并置在一起,视场角可达82° 该光谱仪独特之处在于能够根据地面指令在整个光谱范围内选择窄谱段的位置和宽度,一共可选择15个谱段,带宽在1.25-30nm之间。 本文详细介绍该光谱成像仪的关键部件,如光谱仪的光学系统,配有超薄背光照明CCD、工作温度为-25℃的焦面机构,低噪声视频模拟装置及信号12bits数字化。     

超光谱仪光栅面形对光谱性能影响的仿真分析

鉴于普通光学镜面分析技术研究光栅面形对超光谱仪光谱性能的影响具有精确度低且过程复杂的劣势,文章提出了一种用于分析光栅面形的全链路仿真分析方法。该方法综合考虑衍射和像差信息,利用有限元建立超光谱探测仪光栅结构变形模型,采用Zernike多项式作为结构分析与光学分析之间的接口工具,对光栅面形数据进行处理,得到光栅面形拟合结果,通过光学软件Zemax计算得到光栅面形对光谱畸变和光谱分辨率的影响。仿真分析结果表明,光栅面形的变化对系统的光谱畸变(如光谱弯曲和色畸变)影响较小,基本控制在1/5个像元内;对系统的光谱分辨率影响较大,当光栅面形导致其刻线位置发生较大误差时,对光谱分辨率有明显影响。     

星载大气监测光谱仪高精度星上定标技术

大气成分的高精度反演及应用对星载超光谱载荷的辐射精度和光谱精度均提出了更高要求,且随着遥感器运行寿命的不断延长,需建立高精度、高稳定的星上定标系统。文章介绍了一种满足大气监测光谱仪高精度定标要求的星上定标技术,结合时间调制型傅里叶变换光谱仪的技术特点,制定了星上绝对辐射定标、仪器线形函数ILS测量和光谱定标的方案。采用太阳漫反射板定标法实现全口径、全视场、全光路绝对辐射定标,定标漫反射板在光谱仪光路的最前端将太阳光谱引入,通过已知的大气层外太阳光谱照度和地面标定的漫反射板双向反射分布函数BRDF确立星上绝对辐射定标基准。设置参考漫反射板进行在轨性能衰减的监测和校正,采用的QVD漫反射板具有高稳定性,可保证全寿命周期内星上绝对辐射定标精度优于5%。星上设置单色稳频激光器对光谱仪的仪器线形函数进行定期监测,以评估光谱仪的光谱分辨率等光学性能的在轨状态。利用太阳光谱和大气光谱中的特征谱线进行在轨波长校正。     

用于遥感光谱探测的干涉成像光谱技术

由于干涉成像光谱仪具有高通量、高光谱分辨率和光谱多通道等优点 ,成为超光谱分辨率遥感方面的研究热点 ,文章简要分析了国内外的研究现状和干涉成像光谱仪的应用前景 ,主要介绍时间调制型干涉成像光谱仪和基于变形Sagnac干涉仪、双折射棱镜及Savart板等空间调制型的干涉成像光谱仪的形式、原理和特点 ,分析了其光学结构和影响光谱分辨率的因素。     

用于遥感光谱探测的干涉成像光谱技术

由于干涉成像光谱仪具有高通量、高光谱分辨率和光谱多通道等优点，成为超光谱分辨率遥感方面的研究热点，文章简要分析了国内外的研究现状和干涉成像光谱仪的应用前景，主要介绍时间调制型干涉成像光谱仪和基于变形Sagnac干涉仪、双折射棱镜及Savart板等空间调制型的干涉成像光谱仪的形式、原理和特点，分析了其光学结构和影响光谱分辨率的因素。     

超窄带滤光片光谱特性测试与修正

超窄带滤光片在闪电探测等领域有重要应用,其带通区域中心波长的准确性、光谱带宽和带外抑制等光谱特性对闪电探测仪的成像性能具有决定性影响,通过测试准确获得超窄带滤光片的光谱特性是闪电探测仪研制过程质量(quality)控制的重要环节。文章分析了使用分光光度计测试超窄带滤光片光谱特性时存在的问题,提出了一种基于平行光路的超窄带滤光片光谱特性检测方法,并对该检测方法中所采用的测试装置进行了介绍,通过仿真试验分析了测试装置以不同带宽进行测试对测试精度的影响,进一步提出了基于逆滤波原理的测试数据修正方法,解决了常规测试方法应用于超窄带滤光片光谱特性测试时存在的信噪比低、角漂误差大、波长定位精度低和带宽修正困难等问题。