本文關鍵詞：傅里葉望遠鏡系統(tǒng)成像質量影響因素研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傅里葉望遠鏡是一種新型相干主動成像探測系統(tǒng)。它突破了傳統(tǒng)成像概念,無需復雜的自適應光學系統(tǒng),可透過大氣湍流對遠距離目標高分辨率成像,具有全天時探測與識別遠程目標的突出優(yōu)勢。在影響其成像質量的眾多因素中,發(fā)射器陣列性能、全鏈路能量傳輸及干涉條紋質量等因素的作用不容忽視。然而,針對這幾方面影響因素的研究尚未深入開展。因此,本文進行了相應的研究工作,具體如下:研究了發(fā)射器陣列的優(yōu)化設計影響因素,將發(fā)射陣列基線冗余度、成像質量和目標紋理分布信息結合起來,提出了RST(Redundancy-Strehl Ratio-Target texture distribution)分布概念圖,揭示了基線冗余度與成像質量以及目標信息的關系,提出利用RST分布圖確定T型發(fā)射陣列不同軸上的孔徑數(shù)量的方法,分析了與目標本身空間頻譜特性匹配的發(fā)射器陣列工作方式。給出了發(fā)射孔徑定位誤差分配方案,研究了發(fā)射陣列中多光束瞄準的絕對誤差與相對誤差限定關系;研究了上行和下行鏈路各傳輸系數(shù)的計算方法,建立了全鏈路能量傳輸模型,提出了以探測器等效噪聲比例因子為基準的鏈路能量設計思想,并用實驗驗證了其正確性,為確定傅里葉望遠鏡系統(tǒng)激光源能量及接收系統(tǒng)規(guī)模提供了依據(jù)。分析了發(fā)射器陣列各光束能量均衡性、偏振態(tài)一致性、激光功率和頻率穩(wěn)定性等影響干涉條紋質量的四類因素,利用計算機仿真、實驗驗證等方式定量驗證了對成像質量的影響程度;提出了“收音機解調法”和“置信區(qū)間疊加法”兩種校正光束頻率漂移方案。實驗結果表明:用“置信區(qū)間疊加法”校正后的圖像質量更好,并采用干涉條紋優(yōu)化、采樣頻率優(yōu)化、雜散光抑制等方法使成像質量得到提升。此外,對目標表面特性、聲光移頻特性以及系統(tǒng)調制傳遞函數(shù)MTF等其它影響成像質量的因素也進行了一定的分析。本文研究的發(fā)射器陣列優(yōu)化設計方案、全鏈路能量模型、干涉條紋質量提升方法等,為提高傅里葉望遠鏡成像質量奠定了一定的理論與技術基礎,有助于推進遠距離高分辨率傅里葉望遠鏡的研究進程。
【關鍵詞】：成像質量 影響因素 傅里葉望遠鏡 干涉 能量 發(fā)射器陣列
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH743;TP391.41
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 傅里葉望遠鏡系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 成像影響因素研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 論文及研究工作主要內容20-22
• 第二章 傅里葉望遠鏡成像理論分析22-35
• 2.1 引言22-23
• 2.2 頻譜采樣與時域接收23-27
• 2.2.1 空間頻譜采樣23-25
• 2.2.2 信號時域調制與接收25-27
• 2.3 相位閉合技術應用27-30
• 2.4 目標傅里葉頻譜迭代與重建30-33
• 2.5 傅里葉望遠鏡重構圖像的清晰度評價33-34
• 2.6 本章小結34-35
• 第三章 成像質量影響因素的理論研究35-88
• 3.1 發(fā)射基線冗余度與成像質量關系研究35-44
• 3.1.1 發(fā)射基線冗余度分析35-39
• 3.1.1.1 傅里葉望遠鏡發(fā)射基線“零冗余”可行性分析35-36
• 3.1.1.2 二維陣列基線最小冗余度分析36-39
• 3.1.2 不同配置陣列基線冗余度與成像質量關系39-42
• 3.1.3“RST”概念圖的設計與分析42-44
• 3.1.4 小結歸納44
• 3.2 發(fā)射陣列多光束瞄準精度與成像質量關系44-48
• 3.2.1 孔徑位置誤差44-47
• 3.2.1.1 孔徑位置絕對誤差分析44-46
• 3.2.1.2 孔徑位置相對誤差范圍設計46-47
• 3.2.2 光束偏轉與瞄準精度47-48
• 3.2.3 小結歸納48
• 3.3 激光傳輸與能量模型研究48-55
• 3.3.1 激光水平傳輸?shù)拇髿馑p49-50
• 3.3.2 激光斜程傳輸?shù)拇髿馑p50
• 3.3.3 下行鏈路能量分析50-52
• 3.3.4 上行鏈路能量分析52-55
• 3.3.5 小結歸納55
• 3.4 空間光干涉質量影響研究55-69
• 3.4.1 多光束一致性對成像質量影響55-60
• 3.4.1.1 多光束能量均衡性研究55-57
• 3.4.1.2 偏振態(tài)一致性研究57-60
• 3.4.2 激光功率穩(wěn)定性影響60-62
• 3.4.3 激光頻率穩(wěn)定性影響及兩種校正方案設計62-65
• 3.4.4 干涉條紋畸變研究65-69
• 3.4.4.1 干涉條紋空間頻率變化對成像影響65-67
• 3.4.4.2 干涉條紋形狀畸變對成像影響67-69
• 3.4.5 小結歸納69
• 3.5 目標特性分析69-75
• 3.5.1 目標表面光照度特性69-72
• 3.5.2 目標表面光散射特性72-74
• 3.5.3 空間目標探測噪聲分析74-75
• 3.6 聲光移頻特性與干涉質量分析75-77
• 3.7 系統(tǒng)MTF分析77-83
• 3.7.1 MTF測量原理概述77-79
• 3.7.2 傅里葉望遠鏡中MTF分析79-81
• 3.7.3 影響MTF的多孔徑發(fā)射系統(tǒng)共相差分析81-83
• 3.8 非參照像質評價方法研究83-86
• 3.9 本章小結86-88
• 第四章 成像質量影響因素的實驗研究88-119
• 4.1 室內實驗及關鍵技術研究88-95
• 4.1.1 系統(tǒng)組成簡介88-89
• 4.1.2 光束整形及干涉質量優(yōu)化89-91
• 4.1.3 采樣頻率與拍頻優(yōu)化設置91-94
• 4.1.4 雜散光影響及信號優(yōu)化研究94-95
• 4.1.5 室內實驗小結95
• 4.2 室外成像系統(tǒng)實現(xiàn)及關鍵技術研究95-118
• 4.2.1 室外實驗系統(tǒng)實現(xiàn)95-99
• 4.2.1.1 實體T型陣列優(yōu)化設計96-97
• 4.2.1.2 激光源設計與分析97-98
• 4.2.1.3 室外實驗目標98-99
• 4.2.2 多光束瞄準標定方案及對成像質量影響99-105
• 4.2.2.1 開環(huán)控制系統(tǒng)兩種標定方法比較102-103
• 4.2.2.2 多光束孔徑位置誤差驗證研究103-105
• 4.2.3 全鏈路能量模型建立105-111
• 4.2.3.1 鏈路能量分析與驗證105-108
• 4.2.3.2 實驗相關問題分析108-111
• 4.2.4 兩種頻率漂移校正方案的比較與改進111-115
• 4.2.4.1“收音機解調法”校正效果與局限性111-112
• 4.2.4.2“置信區(qū)間疊加法”校正效果與算法改進112-115
• 4.2.5 重構圖像亮度均勻性提升措施115-118
• 4.3 本章小結118-119
• 第五章 總結與展望119-122
• 5.1 本文工作總結與創(chuàng)新點119-120
• 5.2 未來工作展望120-122
• 參考文獻122-128
• 作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果128

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉建斌;;基于雙向反射分布函數(shù)的衛(wèi)星表面光散射研究[J];光散射學報;2011年03期

  本文關鍵詞：傅里葉望遠鏡系統(tǒng)成像質量影響因素研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：392402