【摘要】：隨著探測(cè)精度的不斷提高,雜散光的抑制水平逐漸成為了制約空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)性能的關(guān)鍵因素。對(duì)衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)雜散光的來(lái)源、傳播方式進(jìn)行建模仿真,同時(shí)進(jìn)行效果評(píng)估,能夠?yàn)橄到y(tǒng)整體設(shè)計(jì)提供可靠的參考依據(jù),縮短研發(fā)周期。對(duì)此進(jìn)行的分析研究可以為空間科研活動(dòng)提供有效的指導(dǎo),已經(jīng)成為研制高精度空間光學(xué)系統(tǒng)的必要步驟。本文根據(jù)空間衛(wèi)星載荷研制任務(wù)的需求,完成了對(duì)晨昏衛(wèi)星光學(xué)載荷雜散光綜合影響的建模分析。首先,對(duì)載荷軸外強(qiáng)雜散光源造成的雜散光進(jìn)行仿真建模。利用STK軟件對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行全年空間軌道建模,分析太陽(yáng)和月亮輻射作為強(qiáng)雜光源時(shí),輻射矢量相對(duì)于衛(wèi)星載荷光學(xué)系統(tǒng)光軸的入射角度全年變化規(guī)律。在FRED軟件中分析了雜散光經(jīng)衛(wèi)星載荷內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳遞后對(duì)像面探測(cè)器產(chǎn)生的影響,并用消光比衡量雜散光對(duì)探測(cè)器的干擾程度。經(jīng)綜合建模分析,軸外強(qiáng)雜光源在衛(wèi)星載荷工作期間,遮蔽系統(tǒng)能夠充分抑制軸外強(qiáng)雜光源對(duì)系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響,消光比達(dá)到10E-9以下。隨后,針對(duì)由于大氣輻射及地面散射所產(chǎn)生的光學(xué)載荷視場(chǎng)內(nèi)的雜散光進(jìn)行分析評(píng)估。基于MODTRAN軟件的大氣參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),完成了衛(wèi)星載荷所接收到的地氣光輻亮度的建模計(jì)算。根據(jù)星載載荷的對(duì)地觀測(cè)任務(wù)需求提出了改進(jìn)信噪比模型。用該模型評(píng)價(jià)大氣散射雜散光對(duì)衛(wèi)星載荷成像質(zhì)量的影響。完成了在不同的太陽(yáng)天頂角和能見(jiàn)距離下的信噪比分析,分析結(jié)果表明,相對(duì)于不考慮大氣影響的傳統(tǒng)信噪比模型,二者的信噪比在波長(zhǎng)較短的可見(jiàn)光波段差異較大達(dá)到105以上。對(duì)衛(wèi)星載荷在不同太陽(yáng)天頂角和能見(jiàn)距離下的信噪比計(jì)算結(jié)果顯示衛(wèi)星載荷的信噪比與太陽(yáng)天頂角呈負(fù)相關(guān),信噪比平均值由197(太陽(yáng)天頂角0°)下降到113(太陽(yáng)天頂角60°)。與此相反,衛(wèi)星載荷的信噪比與能見(jiàn)距離呈正相關(guān),信噪比平均值由43(能見(jiàn)距離5Km)增加至116(能見(jiàn)距離23Km)。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V447.1;O43
【圖文】：

圖 1.1 TIRS 望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生雜散光位置斯特理工學(xué)院的兩位熱成像專(zhuān)家 Matthew Montanaro 和 雜散光問(wèn)題。他們通過(guò)對(duì)每個(gè) TIRS 探測(cè)器的反向光線軌。TIRS 含有 1920 個(gè)探測(cè)器，為了計(jì)算每個(gè)探測(cè)器中的射數(shù)據(jù)與已知正確的大氣頂輻射值進(jìn)行了比較，測(cè)量出測(cè)器輻射測(cè)量值中的貢獻(xiàn)量。Montanaro 和 Gerace 提出算每個(gè) TIRS 探測(cè)器的雜散光信號(hào)。在進(jìn)行校正后，測(cè)量到 1K，雜散光問(wèn)題得到解決[13]。 年發(fā)射的 James Webb 望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)屬于空間可展直徑達(dá)到了 6.5 米，由 18 片六邊形子鏡構(gòu)成，每片子鏡形子鏡都配備了一套執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠精確地調(diào)整曲率，以保障望遠(yuǎn)鏡具有強(qiáng)大的觀測(cè)能力。 Goddard Space Flight Center 中心前，科研人員對(duì) James雜散光建模和測(cè)試。其中光學(xué)模型使用 CODE V 和 ZEM FRED 軟件建立的。在 FRED 光學(xué)工程軟件包中，從各

圖 1.2 James Webb 望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)體而言，國(guó)外在雜散光軟件的開(kāi)發(fā)利用，雜光抑制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制備上于領(lǐng)先的地位。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)雜散光的研究起始時(shí)間相對(duì)滯后。20 世紀(jì) 70 年代，以及研究所才開(kāi)始對(duì)雜散光相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析研究。十年代，航空工業(yè)部 613 所的史云飛從光學(xué)儀器加工技術(shù)方面對(duì)雜散光論分析。結(jié)合雜散光的能量傳輸理論，提出了抑制雜散光的幾種有效方試驗(yàn)證明了這些方法都具有良好的雜散光抑制效果[18]。十年代，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的龔加明等人使用 Monte-Carlo 算法自行研制軟件 HITSL，并且使用該軟件對(duì)某一紅外波段空間光學(xué)系統(tǒng)的雜散光進(jìn)[19]。入 21 世紀(jì)后，隨著國(guó)內(nèi)雜散光分析軟件例如 TracePro、LightTools 和 F及，研究者對(duì)雜散光的認(rèn)知水平達(dá)到了新的高度，大量關(guān)于雜散光的研

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2720035