本文關(guān)鍵詞：空間面陣凝視型探測(cè)系統(tǒng)高靈敏度探測(cè)方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：進(jìn)行空間凝視成像探測(cè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的長(zhǎng)時(shí)凝視跟蹤觀測(cè),對(duì)于危險(xiǎn)目標(biāo)的及時(shí)探測(cè)和預(yù)報(bào)具有重要的意義。本文從天基紅外面陣探測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用出發(fā),結(jié)合點(diǎn)目標(biāo)的成像特性,對(duì)相機(jī)的高靈敏度目標(biāo)探測(cè)應(yīng)用展開研究。由于紅外弱小目標(biāo)在探測(cè)器像面上的成像信號(hào)與背景的對(duì)比度小,容易受噪聲的干擾,本文深入分析了整個(gè)凝視成像系統(tǒng)的噪聲特性,給出不同噪聲在多幀累加中的影響。并從信噪比的角度出發(fā)進(jìn)一步分析了噪聲在不同探測(cè)器增益下的變化關(guān)系,給出了不同探測(cè)器增益對(duì)為提高點(diǎn)目標(biāo)的探測(cè)靈敏度影響,為不同增益的高靈敏度目標(biāo)探測(cè)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)�？紤]目標(biāo)在像面上的能量分布和運(yùn)動(dòng)特性對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)和定位的影響,本文對(duì)同步軌道的凝視相機(jī)的點(diǎn)目標(biāo)成像過程進(jìn)行建模,深入分析了點(diǎn)目標(biāo)在像面上運(yùn)動(dòng)過程中,其存在的跨像元特性對(duì)目能量起伏的影響,特別是目標(biāo)的定位精度的影響;并進(jìn)一步從探測(cè)器的角度出發(fā),分析探測(cè)器在不同填充因子下對(duì)目標(biāo)成像特性的影響。由于影響弱小目標(biāo)探測(cè)最主要的因素為目標(biāo)在像面上的成像信噪比,本文從點(diǎn)目標(biāo)的概率模型出發(fā),給出了為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定目標(biāo)檢測(cè)對(duì)系統(tǒng)信噪比的要求,進(jìn)一步分析探測(cè)器非均勻性和盲元對(duì)目標(biāo)探測(cè)靈敏度的影響。并從點(diǎn)目標(biāo)的成像特性出發(fā)提出基于能量集中的目標(biāo)點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)算法。最后從提高目標(biāo)探測(cè)靈敏的角度出發(fā),進(jìn)行了盲元規(guī)避的數(shù)字TDI的方法研究;并根據(jù)系統(tǒng)的噪聲特性,分析多幀累加技術(shù)在提高系統(tǒng)信噪比方面的能力,結(jié)合探測(cè)器開窗具有高幀頻的特性,提出基于探測(cè)器局部開窗技術(shù)的點(diǎn)目標(biāo)實(shí)時(shí)探測(cè)跟蹤的方法,并對(duì)其在信噪比和點(diǎn)目標(biāo)定位精度方面的作用進(jìn)行分析。為驗(yàn)證多幀累加在天基小口徑弱小目標(biāo)探測(cè)方面的性能提升,本文設(shè)計(jì)了一套相應(yīng)的地面成像系統(tǒng),建立了同步軌道180mm口徑紅外相機(jī)在短波探測(cè)波段內(nèi)對(duì)大氣層上空10000W/Sr點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)的地面等效模型,給出了測(cè)試結(jié)果;最后對(duì)局部開窗的實(shí)時(shí)點(diǎn)目標(biāo)探測(cè)和跟蹤進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文通過充分分析凝視成像系統(tǒng)的點(diǎn)目標(biāo)成像特性,明確點(diǎn)目標(biāo)探測(cè)中的影響因素,為進(jìn)行高靈敏度的點(diǎn)目標(biāo)探測(cè)提供理論和實(shí)驗(yàn)參考。
【關(guān)鍵詞】：凝視探測(cè)系統(tǒng) 信噪比 點(diǎn)目標(biāo)探測(cè) 探測(cè)器開窗 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)
【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】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN215
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 引言11-23
• 1.1 課題背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-21
• 1.2.1 紅外凝視型面陣系統(tǒng)的空間應(yīng)用12-15
• 1.2.2 提高系統(tǒng)靈敏度的方法15-19
• 1.2.3 目標(biāo)檢測(cè)算法19-21
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容及其安排21-23
• 1.3.1 章節(jié)安排21-22
• 1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)22-23
• 2 空間凝視成像系統(tǒng)分析23-61
• 2.1 同步軌道凝視成像模型23-31
• 2.1.1 點(diǎn)目標(biāo)成像模型24-27
• 2.1.2 凝視成像系統(tǒng)傳函分析27-31
• 2.2 點(diǎn)目標(biāo)成像的仿真建模31-32
• 2.3 點(diǎn)目標(biāo)的跨像元特性分析32-40
• 2.3.1 跨像元特性對(duì)點(diǎn)目標(biāo)成像總能量的影響33-35
• 2.3.2 跨像元特性對(duì)點(diǎn)目標(biāo)峰值能量比例的影響35-36
• 2.3.3 跨像元特性對(duì)點(diǎn)目標(biāo)定位精度的影響36-40
• 2.4 探測(cè)器填充因子對(duì)點(diǎn)目標(biāo)成像探測(cè)的影響40-44
• 2.4.1 填充因子對(duì)點(diǎn)目標(biāo)成像總能量值的影響40-41
• 2.4.2 填充因子對(duì)點(diǎn)目標(biāo)峰值能量比例的影響41-42
• 2.4.3 填充因子對(duì)點(diǎn)目標(biāo)定位精度的影響42-44
• 2.5 探測(cè)系統(tǒng)空間分辨率對(duì)探測(cè)靈敏度的影響44-45
• 2.6 凝視型成像系統(tǒng)噪聲分析45-60
• 2.6.1 探測(cè)器噪聲分析46-47
• 2.6.2 讀出電路噪聲分析47-50
• 2.6.3 信號(hào)調(diào)理電路噪聲分析50-53
• 2.6.4 AD量化噪聲53-54
• 2.6.5 多幀累加提高系統(tǒng)信噪比54-56
• 2.6.6 不同探測(cè)器增益的探測(cè)靈敏度分析56-60
• 2.7 本章小結(jié)60-61
• 3 高靈敏度目標(biāo)探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)分析61-105
• 3.1 弱小目標(biāo)檢測(cè)模型及其影響因素61-75
• 3.1.1 點(diǎn)目標(biāo)場(chǎng)景模型61
• 3.1.2 點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)概率的理論模型分析61-65
• 3.1.3 非均勻性對(duì)目標(biāo)檢測(cè)性能影響的分析65-69
• 3.1.4 盲元對(duì)點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)性能影響的分析69-75
• 3.2 圖像預(yù)處理技術(shù)75-78
• 3.2.1 背景去除75-76
• 3.2.2 非均勻性校正76-78
• 3.2.3 盲元定位和補(bǔ)償78
• 3.3 點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和跟蹤技術(shù)78-86
• 3.3.1 單幀點(diǎn)目標(biāo)實(shí)時(shí)探測(cè)技術(shù)78-84
• 3.3.2 點(diǎn)目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)84-86
• 3.4 提高點(diǎn)目標(biāo)探測(cè)靈敏度的方法86-104
• 3.4.1 紅外數(shù)字TDI技術(shù)86-96
• 3.4.2 探測(cè)器開窗高幀頻成像96-102
• 3.4.3 高速AD多次采樣對(duì)靈敏度的影響分析102-104
• 3.5 本章小結(jié)104-105
• 4 高靈敏度地面成像系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)105-129
• 4.1 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)105-107
• 4.2 探測(cè)器簡(jiǎn)介107-108
• 4.3 高速低噪信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)108-128
• 4.3.1 系統(tǒng)電源和探測(cè)器偏壓設(shè)計(jì)109-114
• 4.3.2 FPGA驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)114-116
• 4.3.3 低噪聲信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)116-119
• 4.3.4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理119-124
• 4.3.5 數(shù)據(jù)傳輸和采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)124-128
• 4.4 本章小結(jié)128-129
• 5 高靈敏度系統(tǒng)性能測(cè)試及成像129-157
• 5.1 成像系統(tǒng)響應(yīng)及噪聲測(cè)試129-130
• 5.2 成像系統(tǒng)帶寬分析130-139
• 5.2.1 電子學(xué)系統(tǒng)帶寬130-133
• 5.2.2 成像系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)分析133-139
• 5.3 系統(tǒng)非均勻性139-144
• 5.3.1 成像漸暈140
• 5.3.2 探測(cè)系統(tǒng)非均勻性140-142
• 5.3.3 非均勻校正前后噪聲特性142-144
• 5.4 高靈敏度點(diǎn)目標(biāo)成像及探測(cè)結(jié)果分析144-156
• 5.4.1 同步軌道短波高靈敏度探測(cè)地面等效縮比實(shí)驗(yàn)144-149
• 5.4.2 中波開窗高靈敏度目標(biāo)實(shí)時(shí)探測(cè)跟蹤149-156
• 5.5 本章小結(jié)156-157
• 6 總結(jié)和展望157-159
• 6.1 總結(jié)157
• 6.2 展望157-159
• 參考文獻(xiàn)159-163
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果163

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 焦維新;當(dāng)代空間紅外天文觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展[J];國(guó)際太空;2003年08期

2 杜春雷,林祥棣,周禮書,白臨波,邱傳凱,徐國(guó)森,方家雄,王繼元;微透鏡列陣提高紅外探測(cè)器探測(cè)能力的方法研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期

3 吳軍輝,王濤,劉義和,張文攀;紅外圖像的非均勻性及其仿真[J];紅外技術(shù);2003年05期

4 謝愷,孫振江,安瑋,周一宇;空間紅外成像傳感器Ⅲ[J];紅外技術(shù);2005年05期

5 周建勛,王利平,劉濱;紅外圖像非均勻性產(chǎn)生原因分析[J];紅外與激光工程;1997年03期

6 李國(guó)柱;孫軼;;美國(guó)天基紅外預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展[J];艦船電子工程;2011年10期

7 佘二永;彭灝;;STSS紅外傳感器探測(cè)性能分析[J];航天控制;2012年04期

8 王巍;樊養(yǎng)余;司俊杰;傅躍農(nóng);;紅外焦平面陣列盲元類型與判別[J];紅外與激光工程;2012年09期

9 王橋;吳傳慶;厲青;;環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J];遙感學(xué)報(bào);2010年01期

10 鐘建業(yè) ,魏雯;美國(guó)預(yù)警衛(wèi)星探測(cè)器及其相關(guān)技術(shù)[J];中國(guó)航天;2005年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 孫艷軍;基于矩形孔徑微透鏡陣列的紅外焦平面集成技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：空間面陣凝視型探測(cè)系統(tǒng)高靈敏度探測(cè)方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：259725