本文關(guān)鍵詞：基于圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的載荷模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 載荷模擬器 CMOS探測(cè)器 掃描機(jī)構(gòu) 性能檢測(cè)

【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(yīng)用于日常的天氣預(yù)報(bào)外,在自然災(zāi)害如洪災(zāi)、旱災(zāi)、冰災(zāi)等災(zāi)害的監(jiān)控和預(yù)警上也發(fā)揮著重要作用。本課題來(lái)源于風(fēng)云四號(hào)氣象衛(wèi)星大氣垂直探測(cè)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(jié)構(gòu)和特點(diǎn),研制一套有效載荷模擬器件及其輔助設(shè)備,用于風(fēng)云四號(hào)氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)全物理仿真實(shí)驗(yàn)。并對(duì)有效載荷的性能檢測(cè)方法展開(kāi)了研究。三軸穩(wěn)定衛(wèi)星平臺(tái)的抗干擾能力不如自旋式衛(wèi)星[1],衛(wèi)星姿態(tài)會(huì)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(dǎo)航與配準(zhǔn)技術(shù)具有重要意義。課題根據(jù)遙感衛(wèi)星有效載荷的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),設(shè)計(jì)并研制了一套集光、機(jī)、電一體化的載荷模擬器,為研究圖像的導(dǎo)航與配準(zhǔn)提供物理環(huán)境。本課題主要圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)研究。(1)在充分研究了衛(wèi)星有效載荷的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合系統(tǒng)的功能需求給出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(biāo)要求提出了系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)方案;設(shè)計(jì)了適合本系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu),為光學(xué)和電控提供了穩(wěn)定可靠的載體。(2)通過(guò)研究星模擬器的發(fā)展動(dòng)態(tài),設(shè)計(jì)了適合本系統(tǒng)的星敏感模式硬件環(huán)境;通過(guò)可兼容的接口設(shè)計(jì),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(shè)計(jì)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(guò)實(shí)驗(yàn)完成了對(duì)圖像采集系統(tǒng)噪聲的檢測(cè)。(4)完成了系統(tǒng)室外觀星成像實(shí)驗(yàn),考察了系統(tǒng)觀星能力,結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn),對(duì)掃描機(jī)構(gòu)的性能進(jìn)行了檢測(cè);給出了掃描機(jī)構(gòu)的伺服誤差曲線。(5)研究了系統(tǒng)光學(xué)傳遞函數(shù)測(cè)量的原理和方法,詳細(xì)研究了傾斜刀口法的測(cè)量原理,通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取刀口圖像,并通過(guò)圖像處理的方法,計(jì)算得到了調(diào)制傳遞函數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：載荷模擬器 CMOS探測(cè)器 掃描機(jī)構(gòu) 性能檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(shì)12-13
• 1.3 圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)技術(shù)概述13-14
• 1.4 工程仿真技術(shù)在航天科技上的應(yīng)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(jié)構(gòu)17-18
• 2.2 系統(tǒng)功能需求分析18-20
• 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求20-21
• 2.3.1 光學(xué)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(shè)計(jì)要求20-21
• 2.3.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求21
• 2.3.5 GPS授時(shí)系統(tǒng)21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案22-53
• 3.1 系統(tǒng)主要組成及狀態(tài)22-23
• 3.2 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-28
• 3.2.1 系統(tǒng)觀星成像模型23-26
• 3.2.2 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)26-28
• 3.3 掃描機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案28-33
• 3.3.1 掃描視場(chǎng)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(shè)計(jì)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(cè)器的采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)34-47
• 3.5 恒星模擬器模式設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49-52
• 3.6.1 箱體設(shè)計(jì)49
• 3.6.2 底板組件設(shè)計(jì)49-51
• 3.6.3 整體力學(xué)分析51-52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 第四章 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析53-68
• 4.1 室外天文成像實(shí)驗(yàn)53-56
• 4.1.1 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)53-55
• 4.1.2 星點(diǎn)目標(biāo)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)55-56
• 4.2 星模擬器模式成像性能測(cè)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(chǎng)57-58
• 4.3 掃描機(jī)構(gòu)性能測(cè)試58-61
• 4.3.1 掃描機(jī)構(gòu)伺服誤差曲線58-59
• 4.3.2 掃描機(jī)構(gòu)系統(tǒng)誤差測(cè)試59-61
• 4.4 CMOS圖像采集系統(tǒng)噪聲測(cè)量實(shí)驗(yàn)61-62
• 4.5 傾斜刀口法測(cè)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(jì)算65-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 研究工作總結(jié)68
• 5.2 進(jìn)一步研究展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 作者簡(jiǎn)介及在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果73

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