【摘要】：成像光譜儀是近幾十年遙感中一種全新的技術(shù),它將成像技術(shù)與光譜技術(shù)結(jié)合,可以反映探測目標多維信息,在人類深空探測活動中得到了廣泛的應(yīng)用,主要用來探測星體的大氣、礦物、水分等目標。深空探測中也對儀器提出了高靈敏度、高信噪比和高覆蓋率的要求,各國探測技術(shù)也發(fā)生著日新月異的變化。針對行星探測衛(wèi)星運行軌道的特殊性,一般為橢圓形軌道,與傳統(tǒng)的空間成像光譜載荷設(shè)計有所差異,設(shè)計通過圖像交疊拼接對行星全球進行成像。本文以火星表面成像光譜探測中可見近紅外通道信息獲取技術(shù)為背景,針對系統(tǒng)指標,設(shè)計了CCD像元合并和軌道變幀頻技術(shù),提出了一種滿足高信噪比、適用于火星探測器橢圓軌道的信息獲取方案。本文討論了E2V公司幀轉(zhuǎn)移CCD(CCD47-20)的結(jié)構(gòu)與工作原理,分析了信號噪聲的產(chǎn)生機理,提出了多元合并提升系統(tǒng)探測信噪比的方法,設(shè)計出單元輸出、行方向兩元模擬合并輸出、列方向兩元數(shù)字合并輸出與四元合并輸出模式,試驗測試表明三種合并模式可以把信噪比提升1.63倍、1.37倍與2.03倍,實驗結(jié)果與理論分析基本一致,從而驗證了理論分析的正確性,該方法已實際應(yīng)用到工程項目中。論文完成了項目中可見近紅外信息鏈路的電子學(xué)設(shè)計和驗證,其中重點介紹CCD探測器的驅(qū)動電路,設(shè)計前放電路實現(xiàn)噪聲隔離,引入相關(guān)雙采樣機制減輕復(fù)位噪聲,在暗光條件下采集系統(tǒng)暗背景,暗背景平均噪聲低,驗證硬件系統(tǒng)達標。論文還研究圓形軌道與橢圓軌道的區(qū)別,論證了變幀頻應(yīng)用于橢圓軌道的優(yōu)越性,計算火星軌道參數(shù)確定出幀頻9~33fps變化的設(shè)計指標,通過變幀頻與定幀頻的聯(lián)合設(shè)計滿足火星表面全覆蓋的需求。論文還驗證了等積分時間變幀頻模式下系統(tǒng)對相同亮度目標響應(yīng)數(shù)值近似,保證了該設(shè)計方案系統(tǒng)穩(wěn)定性高,達到了良好的效果。以上所有設(shè)計和驗證工作均實際應(yīng)用到我國首次火星探測火星礦物光譜分析儀載荷電子學(xué)設(shè)計中。
【圖文】：

第 1 章 緒論包含 32 個波段，在 543nm 處光譜分辨率為 22.5nm，儀器的空間分辨率為 20發(fā)射的chandrayaan-1衛(wèi)星，衛(wèi)星搭載美M3）探測器[17]，主要探測月球表面的光譜分辨率為20和40nm，共有260個波段國 NASA 發(fā)射 Lunar Reconnaissance Orb 所示，搭載 LymanAlpha Mapping Proj物質(zhì)、大氣物質(zhì)等目標在月球的分布情域，光譜范圍為 57~196nm。

“好奇號”結(jié)構(gòu)圖
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V447.1

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本文編號：2683741