多通道自校准热红外辐射计电子学系统设计与实现

发布时间：2023-04-16 20:02

　　由于热红外遥感技术应用越来越广,许多国家都发射了搭载热红外传感器的卫星,同时匹配卫星载荷的热红外通道的在轨场地辐射定标技术也需要提升。目前星载遥感器的场地辐射定标实验多是通过人工跑场的方式完成,人力物力成本较高,测量精度和测量频率较低。为了进一步提高场地定标实验的频次与精度,降低定标实验成本。研制具有野外长期自动化观测功能的多通道自校准热红外辐射计(Multi-channel Self-calibrated Thermal Infrared Radiometer,MSIR),通过在计算机智能控制系统的作用下,仪器自动完成目标信号的数据采集、存储与发送过程,有利于实现星载遥感器的场地自动化定标。本文根据计算机控制技术在自动化观测仪器研制中的应用,围绕MSIR的设计需求和工作原理,采用传统的嵌入式控制系统,开展了基于STM32单片机的MSIR电子学系统设计工作。该仪器工作波段范围为8～14 μm,通过单片机控制滤光轮精确转动实现多通道观测功能,可以匹配更多星载热红外遥感器的光谱通道,提高测量精度和仪器的适用性。通过单片机控制反射镜精确转动实现对目标辐亮度和大气下行辐亮度的多角度测量,可以去...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 自动化定标的概述与意义
        1.1.1 自动化定标的意义
        1.1.2 热红外辐射计在自动化定标中的应用
    1.2 热红外辐射计研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 研究现状总结
    1.3 论文主要内容
第2章 热红外辐射计电子学系统需求分析
    2.1 总体需求
    2.2 功能性需求
        2.2.1 探测模块需求
        2.2.2 校准模块需求
        2.2.3 运动控制模块需求
        2.2.4 远程通信模块需求
        2.2.5 供电模块需求
        2.2.6 上位机模块需求
    2.3 非功能性需求
        2.3.1 可靠性
        2.3.3 环境适应性
    2.4 本章小结
第3章 热红外辐射计电子学系统总体方案
    3.1 仪器总体原理介绍
        3.1.1 结构组成
        3.1.2 工作原理
    3.2 电子学系统总体方案
    3.3 部分元器件选型
    3.4 本章小结
第4章 电子学系统详细设计与实现
    4.1 探测模块详细设计与实现
        4.1.1 探测模块硬件电路设计
        4.1.2 探测模块软件设计与实现
    4.2 校准模块详细设计与实现
        4.2.1 校准模块硬件电路设计
        4.2.2 校准模块软件设计与实现
    4.3 运动控制模块详细设计与实现
        4.3.1 运动控制模块硬件电路设计
        4.3.2 运动控制模块软件设计与实现
    4.4 环境检测模块详细设计与实现
        4.4.1 环境检测模块硬件电路设计
        4.4.2 环境检测模块软件设计与实现
    4.5 通信模块详细设计与实现
        4.5.1 通信模块硬件电路设计
        4.5.2 通信模块软件设计与实现
    4.6 供电模块详细设计与实现
        4.6.1 仪器功耗分析
        4.6.2 供电方案设计与实现
    4.7 控制软件设计与实现
        4.7.1 主控板片上软件设计与实现
        4.7.2 上位机软件设计与实现
    4.8 电子学系统整机联调
    4.9 本章小结
第5章 实验测试与结果分析
    5.1 探测器信号采集功能测试
    5.2 多通道与多角度切换功能测试
    5.3 远程通信与人机交互功能测试
    5.4 环境适应性测试
    5.5 辐射定标测试
        5.5.1 内置黑体测试
        5.5.2 通道固有参数拟合
        5.5.3 通道定标系数拟合
        5.5.4 不确定度分析
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 论文创新点
    6.3 存在的问题与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3791777