光学遥感全链路仿真平台关键技术研究

发布时间：2020-05-21 09:11

【摘要】：随着我国空间信息技术的进步,遥感光学卫星在空间分标率、光谱成像、辐射分辨率等各个方面都取得了长足的进步。随着我国对高分辨率卫星、微纳卫星、皮纳卫星的研发,“蜂群模式”、“星座组网”等遥感模型算法的逐渐完善,如何在提高成像质量和追求卫星遥感器的最佳占空比和轻小型化一直是相关研究人员们钻研的课题。然而受现实情况的影响,单纯为了相应研究进行卫星发射和数据传输在研究成本和效率上都是不可取的。那么利用实验室的计算机环境,对光学遥感仿真环节的地面场景、大气传输、外太空辐射、卫星平台、传感器成像进行数字化建模,利用计算机的计算能力,在较低的经济成本中更高效的获取和现实遥感物理条件下卫星成像的接近的图像信息。这种低本高效的光学遥感仿真技术在传感器设计、卫星轨道成像预测、遥感器图像质量评价、遥感环节模型算法等方向都有无可比拟的优势和价值,目前已经逐渐成为国内外遥感相关性研究的热门课题。本人在研二、研三期间加入中科院遥感所高分专项应用中心,进行科研方面的学习和工作。本论文在参与光学遥感仿真验证平台科研项目的研究与开发过程中,通过对相应的计算机与遥感理论知识的设计与改进,解决实际卫星仿真需求,最终交付航天*院***卫星公司,使其用于相应的卫星传感器研发工作。本文通过对光学遥感仿真平台关键技术的研究,用以解决相应问题并提升仿真运算效率,相关研究工作具体介绍如下所示:(1)参与设计了系统体系结构和功能。完成了光学遥感仿真验证平台科研项目的集成与开发,并交付航天*院***卫星公司进行使用,并根据用户需求进行后期维护和功能拓展。(2)设计了基于模块化插件技术的系统框架。考虑到平台前期高效率的并行开发,后期随着我国空间技术的发展和用户需求的变化进行维护培训和技术更新,采用了模块化插件技术对整个系统进行开发与集成。对各个模块之间的交叉关联性进行解耦,每个模块可单独运行也可根据用户需要进行不同的仿真链路组合,这样也可以更加清晰的看出各个模块在遥感仿真中所起到的作用方便研究。(3)根据遥感所现有技术支持,设计了一种系统并行计算方式。东方红方面把本平台应用于XX-6号卫星传感器仿真调试,XX-6号卫星设计中单景数据量高达40GB,面对海量遥感图像数据信息的仿真处理和提取,单一的机器计算能力已不能满足需求。自主设计了一种分布式集群并行运算框架模型,以任务并行、数据并行、算法并行的方式对海量遥感数据进行高效处理。(4)改进了图像缓存置换算法,用以提高仿真运算效率。由于XX-6号卫星超大视场成像、高时空分标率、单景数据量巨大的特点,用户需进行长时间、大范围、多条CCD拼接等情况的遥感仿真。高频度的进行此种仿真,这在以往的光学仿真中是不常见的,为了提升仿真运算效率效率,根据相应需求和改进了图像缓存置换算法,设计了一种瓦片动态加载策略。
【图文】：

示意图,拓扑,硬件,示意图

辐射场仿真辨率影像数据近红外大气辐射传输外大气辐射传输量队成像质量的影响（抖动）对成像质量的影响（指向定位）覆盖特性仿真探元指向（内方位）传递函数仿真（MTF）器噪音仿真据压缩仿真级辐射成像仿真分析MTFC数据几何仿真分析型产品仿真图像客观成像质量评价图像几何质量评价上预处理用户操作与数据显示图 2-2软件整体结构图本系统的开发环境为航天五院东方红卫星公司提供：1. 硬件环境：Dell PowerEdgeM6348 刀片服务器（八个刀片及外围设备，中央处理器双核、intelXeon E5），以及戴尔 Precision T7810 工作站（即用户客户端）。其中硬件之间的连接和逻辑关系，由以下硬件拓扑结构图 2-3所示：

示意图,系统结构,示意图,插件

平台运用了链路模块化系统插件化的思路，以解决以上传统问题。.2 系统结构分层与各插件解析据高内聚、低耦合的开发设计理念，，对整个平台系统进行解耦分层。户端、信息传递层、平台应用层和数据存储层，其中每一层负责的系组成系统的不同插件，而在平台应用层仿真链路通过仿真过程和模型块化，相互间进行模块解耦不形成交叉依赖都可独立运行，其逻辑结 3-1所示：客户端
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP751

【参考文献】