合成孔径激光成像雷达的光学成像处理

提出了一种合成孔径激光成像雷达(SAIL)光学成像处理器的原理方案,基于侧视/直视SAIL单点目标回波收集方程,对此光学处理器的数据加载时空坐标转换、成像分辨率、成像处理能力等方面进行了理论分析,并进行了实验验证,给出了SAIL大口径验证样机获得的目标回波数据的成像结果。此SAIL光学处理器结构简单、紧凑、功耗低,且具有实时、实地处理SAIL回波信号的能力,在未来机载、星载SAIL系统中有广泛的应用前景。     

月表橄榄石含量分布制图

全月表橄榄石作为月球形成演化的指示矿物,其含量分布是月球探测研究的热点。月球卫星多光谱或高光谱数据,为利用反射光谱反演全月表橄榄石含量提供了可能。利用51组由月壤特征协会(LSCC)得出的月壤反射波谱及相应的实验室实测橄榄石含量,建立了4个反射波谱与橄榄石含量回归模型,其余6组LSCC数据作为模型验证数据。在分别解算不同模型系数的基础上,结合LSCC验证数据,比较评价不同模型标准偏差和相关系数,以及橄榄石含量分布散点图,优选出利用光谱反射率数据反演月表橄榄石含量的模型。从而利用Clementine卫星UV/VIS/NIR 5个波段的反射光谱数据反演了全月表橄榄石含量分布,通过与Apollo登月采样点实际测量橄榄石含量进行比较,验证了其结果可靠性。     

含扫描反射镜的星载相机异速像移分析

在星载相机中,扫描反射镜通常会带来异速像移,导致时间延迟积分(TDI)CCD上像移分布不均,不同摆角下,这种分布情况均不同,给像移补偿造成困难,难以获得清晰的成像效果。为此进行分析,建立了含扫描反射镜的像移模型。针对某一低轨卫星参数进行仿真,得到了在不同摆角下,不同视场对应的像面像移量和偏流角。若以像面中心像移量和偏流角作为补偿标准,补偿后,CCD各点的偏流角残差较小,当像移量残差小于1/3pixel时,即可认为补偿有效。不同摆角下,这种补偿效果是不同的。通过分析,当摆角在(-20℃,-0.12℃)和(0.17℃,20℃)内时,异速像移明显,成像效果不佳;在(20℃,35℃)、(-35℃,-20℃)和(-0.12℃,0.17℃)范围内时,补偿效果好,利于成像;摆角为0,即对星下点拍照时,成像效果较好,此时摆角的控制精度应在(-0.12℃,0.17℃)范围内。以上研究可为稳像机构设计提供一定参考。     

基于光照条件的空间相机增益在轨自动调整

空间相机摄影过程中,通常采用较小的固定增益以避免图像饱和,导致获取的图像存在整体偏暗、图像层次不丰富等问题。提出一种基于光照条件的空间相机增益在轨自动调整方法,根据当前的航天器位置和时间等实时计算星下点处的太阳天顶角,通过非线性拟合建立太阳天顶角与对目标最大反射率对应的地物成像时相机入瞳辐亮度之间的函数关系,进而完成对增益的实时计算和调整。与卫星工具包(STK)仿真和MODTRAN计算结果的对比实验表明,在太阳天顶角取[20°,70°]时辐亮度拟合误差小于等于0.3 W/(m2·sr),相对误差小于等于2.2%。计算和仿真得到太阳天顶角之差约为0.39°(3σ)。在轨成像实验结果表明,太阳天顶角为62.5°时增益调整后图像灰度层次从98提高到183,信息熵提高约19.2%,图像灰度层次更加丰富,使目标更容易辨识。     

合成孔径激光成像雷达散斑天线接收特性分析

合成孔径激光成像雷达(SAIL)时空散斑效应严重影响了成像质量。在时空散斑效应基础上,分析了合成孔径激光成像雷达中的散斑天线接收特性,建立了光学接收天线散斑孔径积分场的物理模型,模拟了目标分辨单元光学接收天线散斑孔径积分场距离向时间变化、方位向空间变化的二维分布。分析了不同接收天线散斑尺度比、不同天线积分起始位置对接收天线散斑孔径积分场的影响,并根据其统计性质得到散斑效应影响较小的接收天线尺寸和接收天线积分范围,为合理设计散斑效应较小的接收天线尺寸提供了参考,对进一步分析时空散斑效应如何影响SAIL目标成像有直接意义。     

基于全变分的航空图像条带噪声消除方法

条带噪声会影响推扫式航空相机成像质量,去除条带噪声是提高后续数据分析精度的关键环节。分析了航空图像条带噪声的主要来源和模型,提出了一种基于全变分的抑制条带噪声方法。根据相对平坦区域估计每个像元的增益和偏置值,利用全变分模型,采用梯度下降法迭代求解进行图像重构。实验结果表明,仿真图像峰值信噪比从31dB提高到40dB,实际航拍图像辐射质量提升因子提高到9dB。与传统方法相比,该方法处理的图像变异逆系数和辐射质量提升因子有所提高,有效去除图像中的条带噪声,保留原图像的细节信息。     

非对称光斑照明合成孔径激光雷达宽测绘带成像研究EI北大核心CSCD

合成孔径激光雷达(SAL)能实现远距离目标的高分辨成像,但是,其测绘带宽一般很小,不利于其在对地观测中的应用。针对这一问题,给出了宽测绘带SAL实际成像范围的建议,具体研究了采用方位向短、距离向长的非对称光斑照明实现宽测绘带SAL的成像处理问题。采用波动光学衍射理论,给出了这种宽测绘带SAL的详细成像理论描述和数学仿真成像演示。结果表明,由于光学的短波长特性,非对称光斑照明的宽测绘带SAL也近似遵循基本SAL图像形成方法:傅里叶变换实现距离压缩,匹配滤波实现方位图像聚焦。     

ZM3000光学遥感器空间环境模拟试验设备研制

为考核光学遥感器在空间环境中各项功能的适应性,确保在空间环境条件的有效性和可靠性,作者研制了ZM3000光学遥感器空间环境模拟试验设备。研制内容包括:内径为Φ3000mm、直段长为5000mm的卧式圆柱体真空容器;不锈钢管与铜翅片焊接成的管板结构热沉;无油真空抽气;最低温度达80K的单相密闭液氮循环流程;温度范围为-60℃至+100℃的机械制冷与红外加热调温热沉;数据采集与控制管理等分系统。结果表明:该设备满足了光学遥感器在地面进行空间环境模拟试验和光学性能测试的要求。     

铁电材料Pb（Zr0．44Ti0．56Ni0．3O）O2的光伏特性

通过对Pb（Zr0．44Ti0．56Ni0．3O）电材料单独掺杂铅后相界宽度的计算获得了铁电材料明显的通断光电流和较大的剩余极化强度,从而得出间接带隙为2．9eV,无栅极偏置电压大,偏置场的增加显著,光电流密度增大为0．1-0．5 mV/cm2。因此,铁电材料在极性相反的极化强度下可以决定开路电压（voc）和短路电流（Isc）,这一特性为非中心对称的铁电材料对可见光敏感的极性向前迈进了一步。     

铁电材料Pb(Zr_(0.44)Ti_(0.56)Ni_(0.30))O_2的光伏特性

通过对Pb(Zr0.44Ti0.56Ni0.30)O2(PZTNi3O)铁电材料单独掺杂铅后相界宽度的计算获得了铁电材料明显的通断光电流和较大的剩余极化强度,从而得出间接带隙为2.9e V,无栅极偏置电压大,偏置场的增加显著,光电流密度增大为0.1~0.5 m A/cm2。因此,铁电材料在极性相反的极化强度下可以决定开路电压(VOC)和短路电流(Isc),这一特性为非中心对称的铁电材料对可见光敏感的极性向前迈进了一步。