本文關(guān)鍵詞：紅外經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及提高其輻射測(cè)量精度的關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：紅外輻射特性測(cè)量是獲取目標(biāo)表面輻射溫度分布、探測(cè)識(shí)別紅外目標(biāo)和評(píng)價(jià)目標(biāo)紅外隱身效果的基礎(chǔ)技術(shù)之一。隨著紅外探測(cè)器和測(cè)控技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的高精度地基紅外成像系統(tǒng)(例如紅外經(jīng)緯儀)廣泛應(yīng)用于軍事目標(biāo)的輻射特性測(cè)量。紅外成像系統(tǒng)與可見(jiàn)光電視相比,受環(huán)境因素尤其是溫度影響更為顯著。由于外場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)條件的復(fù)雜性和目標(biāo)的多樣性,提高紅外經(jīng)緯儀輻射測(cè)量精度歷來(lái)是一大難題。本論文深入地研究了輻射定標(biāo)、測(cè)量模型,在現(xiàn)有可見(jiàn)光電視經(jīng)緯儀的基礎(chǔ)上進(jìn)行了紅外經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。綜合考慮成像系統(tǒng)、大氣、背景輻射和目標(biāo)輻射特性等因素,詳細(xì)分析了紅經(jīng)緯儀輻射測(cè)量誤差來(lái)源。并在此基礎(chǔ)上提出了提高其紅外輻射特性測(cè)量精度的方法,對(duì)本文輻射測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定標(biāo)方法和輻射反演算法方面的改進(jìn)。本論文主要完成了五個(gè)方面的工作:(1)深入研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的目標(biāo)紅外輻射特性測(cè)量技術(shù),并在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)輸出灰度與目標(biāo)輻射亮度、積分時(shí)間及環(huán)境溫度的關(guān)系模型。研究寬動(dòng)態(tài)范圍輻射定標(biāo)和非均勻性校正方法,建立了完整的定標(biāo)、測(cè)量模型。為以后的輻射定標(biāo)研究及測(cè)量誤差分析提供可靠的理論支持。(2)設(shè)計(jì)了紅外經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu),包括跟蹤架、桁架結(jié)構(gòu)四通、主次鏡系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)和自動(dòng)切換反射鏡等。(3)根據(jù)本文建立的輻射定標(biāo)和測(cè)量模型,分析了紅外經(jīng)緯儀輻射測(cè)量誤差的主要來(lái)源。紅外系統(tǒng)由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和探測(cè)器組成,本文研究了環(huán)境溫度和雜散輻射對(duì)紅外系統(tǒng)響應(yīng)的影響機(jī)理。此外定標(biāo)誤差、大氣傳輸影響和目標(biāo)本身因素等也是重要的誤差源。(4)根據(jù)理論分析,提出了多種提高紅外經(jīng)緯儀輻射測(cè)量精度的關(guān)鍵技術(shù),涵蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)、輸出灰度漂移補(bǔ)償、新型定標(biāo)方法和大氣傳輸修正等方面。重點(diǎn)研究了系統(tǒng)內(nèi)、外部雜散輻射的軟件計(jì)算與測(cè)量方法,從結(jié)構(gòu)改進(jìn)的角度設(shè)計(jì)了雜散輻射抑制方案。提出大口徑紅外經(jīng)緯儀寬動(dòng)態(tài)范圍定標(biāo)方案以避免外推誤差,以平行光管和面源黑體結(jié)合作為定標(biāo)源,采用多檔中性衰減片和多個(gè)積分時(shí)間實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍定標(biāo)和測(cè)量。(5)對(duì)目標(biāo)特性進(jìn)行研究,以滿(mǎn)足多種紅外目標(biāo)的測(cè)量需求。提出了兩種小目標(biāo)輻射測(cè)量方法,以提高測(cè)量精度并拓展紅外測(cè)量系統(tǒng)的適用范圍。最后采用外場(chǎng)目標(biāo)紅外輻射特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)本文的紅外經(jīng)緯儀進(jìn)行了精度檢測(cè)。本論文對(duì)紅外經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理和測(cè)量誤差來(lái)源進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,提出了多種提高紅外經(jīng)緯儀輻射測(cè)量精度的方案,進(jìn)行系統(tǒng)光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和測(cè)量方法方面的改進(jìn)。本文的研究成果對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展目標(biāo)輻射特性測(cè)量研究和紅外成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的理論意義和實(shí)踐參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：紅外輻射特性測(cè)量 經(jīng)緯儀 紅外成像系統(tǒng) 輻射定標(biāo) 環(huán)境溫度 雜散輻射
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH761.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 論文研究背景及意義11-12
• 1.2 紅外成像技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 紅外探測(cè)器的發(fā)展歷程12-14
• 1.2.2 紅外成像技術(shù)的廣泛應(yīng)用14-16
• 1.3 紅外輻射特性測(cè)量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 國(guó)外輻射特性測(cè)量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)輻射特性測(cè)量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 論文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排21-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第2章 目標(biāo)紅外輻射特性測(cè)量技術(shù)原理23-64
• 2.1 紅外輻射的基本理論23-27
• 2.1.1 輻射測(cè)量常用術(shù)語(yǔ)及定義23-25
• 2.1.2 紅外輻射的基本定律25-27
• 2.2 紅外輻射定標(biāo)技術(shù)27-36
• 2.2.1 幾種常見(jiàn)的定標(biāo)方法28-33
• 2.2.2 建立考慮積分時(shí)間的定標(biāo)模型33-35
• 2.2.3 寬動(dòng)態(tài)范圍定標(biāo)的實(shí)現(xiàn)35-36
• 2.3 非均勻性校正技術(shù)36-41
• 2.3.1 非均勻性的來(lái)源36-37
• 2.3.2 非均勻性校正方法37-39
• 2.3.3 無(wú)效像元的判別與剔除39-41
• 2.4 目標(biāo)紅外輻射特性測(cè)量原理41-45
• 2.4.1 目標(biāo)本身特性41-42
• 2.4.2 大氣傳輸特性42-43
• 2.4.3 紅外成像系統(tǒng)響應(yīng)特性43
• 2.4.4 輻射測(cè)量基本理論43-45
• 2.5 本章小結(jié)45-46
• 2.6 設(shè)備概況46-47
• 2.7 紅外經(jīng)緯儀跟蹤架及四通設(shè)計(jì)47-52
• 2.8 主望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-61
• 2.9 光學(xué)系統(tǒng)其它重要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)61-63
• 2.10 本章小結(jié)63-64
• 第3章 紅外經(jīng)緯儀輻射測(cè)量誤差的主要來(lái)源64-70
• 3.1 紅外系統(tǒng)自身因素64-66
• 3.2 輻射定標(biāo)誤差的影響66-67
• 3.2.1 定標(biāo)區(qū)間不足時(shí)的外推誤差66
• 3.2.2 定標(biāo)過(guò)程中的環(huán)境溫度變化66-67
• 3.2.3 定標(biāo)與測(cè)量環(huán)境溫度不一致67
• 3.3 大氣對(duì)輻射特性測(cè)量的影響67-68
• 3.4 目標(biāo)自身因素的影響68-69
• 3.5 本章小結(jié)69-70
• 第4章 提高紅外經(jīng)緯儀測(cè)量精度的方法及相關(guān)實(shí)驗(yàn)70-145
• 4.1 降低環(huán)境溫度變化對(duì)系統(tǒng)影響70-80
• 4.1.1 提高紅外經(jīng)緯儀整機(jī)散熱和隔熱性能70-71
• 4.1.2 補(bǔ)償溫度變化引起的紅外系統(tǒng)輸出灰度漂移71-80
• 4.2 系統(tǒng)內(nèi)、外部雜散輻射的抑制80-94
• 4.2.1 制冷型紅外成像系統(tǒng)內(nèi)部雜散輻射測(cè)量方法81-91
• 4.2.2 設(shè)計(jì)遮光系統(tǒng)抑制雜散輻射91-94
• 4.3 降低輻射定標(biāo)誤差的方法94-118
• 4.3.1 采用定標(biāo)簡(jiǎn)化算法降低定標(biāo)時(shí)間94-98
• 4.3.2 設(shè)計(jì)寬動(dòng)態(tài)范圍定標(biāo)方案避免外推誤差98-115
• 4.3.3 修正定標(biāo)、測(cè)量時(shí)環(huán)境溫度差對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響115-118
• 4.4 大氣紅外輻射傳輸修正118-120
• 4.5 本章小結(jié)120-121
• 4.6 面源目標(biāo)輻射特性反演公式121-122
• 4.7 小目標(biāo)紅外輻射特性測(cè)量方法122-140
• 4.8 紅外經(jīng)緯儀輻射特性測(cè)量精度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)140-144
• 4.9 本章小結(jié)144-145
• 第5章 總結(jié)與展望145-148
• 5.1 論文工作總結(jié)145-146
• 5.2 研究展望146-148
• 參考文獻(xiàn)148-155
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況155-157
• 指導(dǎo)教師及作者簡(jiǎn)介157-158
• 致謝158

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5 張孝軍;林云發(fā);;GPS RTK技術(shù)的測(cè)量精度探討[A];第三屆湖北科技論壇優(yōu)秀論文集[C];2005年

6 張孝軍;林云發(fā);;GPS RTK技術(shù)的測(cè)量精度探討[A];測(cè)繪荊楚——湖北省測(cè)繪學(xué)會(huì)2005年“索佳杯”學(xué)術(shù)論文集[C];2005年

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