本文關鍵詞：基于圖像導航與配準的載荷模擬器的設計與實現(xiàn)

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【摘要】：氣象衛(wèi)星的發(fā)展深刻地改變著人們的生活和生產(chǎn)方式,除了應用于日常的天氣預報外,在自然災害如洪災、旱災、冰災等災害的監(jiān)控和預警上也發(fā)揮著重要作用。本課題來源于風云四號氣象衛(wèi)星大氣垂直探測儀,致力于根據(jù)地球靜止軌道三軸穩(wěn)定氣象衛(wèi)星上有效載荷的結構和特點,研制一套有效載荷模擬器件及其輔助設備,用于風云四號氣象衛(wèi)星圖像導航與配準全物理仿真實驗。并對有效載荷的性能檢測方法展開了研究。三軸穩(wěn)定衛(wèi)星平臺的抗干擾能力不如自旋式衛(wèi)星[1],衛(wèi)星姿態(tài)會由于各種空間環(huán)境的干擾而變化,從而使得成像通道的光軸指向產(chǎn)生偏移。為獲取高質(zhì)量的遙感圖像,研究圖像導航與配準技術具有重要意義。課題根據(jù)遙感衛(wèi)星有效載荷的結構和特點,設計并研制了一套集光、機、電一體化的載荷模擬器,為研究圖像的導航與配準提供物理環(huán)境。本課題主要圍繞以下幾個方面展開研究。(1)在充分研究了衛(wèi)星有效載荷的結構和特點的基礎上,結合系統(tǒng)的功能需求給出了系統(tǒng)的設計框圖;建立了系統(tǒng)觀星的信噪比模型;根據(jù)系統(tǒng)的指標要求提出了系統(tǒng)各部分的設計方案;設計了適合本系統(tǒng)的機械結構,為光學和電控提供了穩(wěn)定可靠的載體。(2)通過研究星模擬器的發(fā)展動態(tài),設計了適合本系統(tǒng)的星敏感模式硬件環(huán)境;通過可兼容的接口設計,使得系統(tǒng)可以在兩種工作模式下切換,充分地利用了資源,節(jié)約了成本。(3)設計了基于CMOS圖像傳感器的圖像采集系統(tǒng),建立了信息獲取電路的噪聲模型,并通過實驗完成了對圖像采集系統(tǒng)噪聲的檢測。(4)完成了系統(tǒng)室外觀星成像實驗,考察了系統(tǒng)觀星能力,結合系統(tǒng)特點,對掃描機構的性能進行了檢測;給出了掃描機構的伺服誤差曲線。(5)研究了系統(tǒng)光學傳遞函數(shù)測量的原理和方法,詳細研究了傾斜刀口法的測量原理,通過實驗獲取刀口圖像,并通過圖像處理的方法,計算得到了調(diào)制傳遞函數(shù)。
【關鍵詞】：載荷模擬器 CMOS探測器 掃描機構 性能檢測
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(上海技術物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V416.8
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 引言11-17
• 1.1 研究的背景與意義11-12
• 1.2 氣象衛(wèi)星的發(fā)展趨勢12-13
• 1.3 圖像導航與配準技術概述13-14
• 1.4 工程仿真技術在航天科技上的應用14-15
• 1.5 課題研究的內(nèi)容與章節(jié)安排15-17
• 第二章 載荷模擬器功能需求分析17-22
• 2.1 氣象衛(wèi)星有效載荷的一般結構17-18
• 2.2 系統(tǒng)功能需求分析18-20
• 2.3 系統(tǒng)設計指標要求20-21
• 2.3.1 光學系統(tǒng)與成像系統(tǒng)要求20
• 2.3.2 掃描控制系統(tǒng)20
• 2.3.3 星模擬器設計要求20-21
• 2.3.4 機械結構設計要求21
• 2.3.5 GPS授時系統(tǒng)21
• 2.4 本章小結21-22
• 第三章 系統(tǒng)設計方案22-53
• 3.1 系統(tǒng)主要組成及狀態(tài)22-23
• 3.2 光學系統(tǒng)設計23-28
• 3.2.1 系統(tǒng)觀星成像模型23-26
• 3.2.2 光學系統(tǒng)設計26-28
• 3.3 掃描機構設計方案28-33
• 3.3.1 掃描視場29-30
• 3.3.2 位置傳感器的選擇30-31
• 3.3.3 伺服控制器31-33
• 3.4 圖像采集系統(tǒng)方案設計33-47
• 3.4.1 商用圖像采集系統(tǒng)的選用33-34
• 3.4.2 基于CMOS探測器的采集系統(tǒng)設計34-47
• 3.5 恒星模擬器模式設計方案47-49
• 3.5.1 星模擬器器件的選擇47-48
• 3.5.2 等角距星圖投影48-49
• 3.6 系統(tǒng)結構設計49-52
• 3.6.1 箱體設計49
• 3.6.2 底板組件設計49-51
• 3.6.3 整體力學分析51-52
• 3.7 本章小結52-53
• 第四章 實驗與結果分析53-68
• 4.1 室外天文成像實驗53-56
• 4.1.1 靜態(tài)實驗53-55
• 4.1.2 星點目標動態(tài)實驗55-56
• 4.2 星模擬器模式成像性能測試56-58
• 4.2.1 星模擬器成像線性度56-57
• 4.2.2 星模擬器模式視場57-58
• 4.3 掃描機構性能測試58-61
• 4.3.1 掃描機構伺服誤差曲線58-59
• 4.3.2 掃描機構系統(tǒng)誤差測試59-61
• 4.4 CMOS圖像采集系統(tǒng)噪聲測量實驗61-62
• 4.5 傾斜刀口法測量調(diào)制傳遞函數(shù)62-67
• 4.5.1 調(diào)制傳遞函數(shù)62-63
• 4.5.2 傾斜刀口法的原理63-64
• 4.5.3 刀口圖像的獲取64-65
• 4.5.4 MTF的計算65-67
• 4.6 本章小結67-68
• 第五章 總結與展望68-70
• 5.1 研究工作總結68
• 5.2 進一步研究展望68-70
• 參考文獻70-73
• 作者簡介及在校期間發(fā)表的學術論文與研究成果73

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6 賈Z，

本文編號：609397