傅里叶望远镜系统成像质量影响因素研究

发布时间：2017-05-25 01:10

  本文关键词：傅里叶望远镜系统成像质量影响因素研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：傅里叶望远镜是一种新型相干主动成像探测系统。它突破了传统成像概念,无需复杂的自适应光学系统,可透过大气湍流对远距离目标高分辨率成像,具有全天时探测与识别远程目标的突出优势。在影响其成像质量的众多因素中,发射器阵列性能、全链路能量传输及干涉条纹质量等因素的作用不容忽视。然而,针对这几方面影响因素的研究尚未深入开展。因此,本文进行了相应的研究工作,具体如下:研究了发射器阵列的优化设计影响因素,将发射阵列基线冗余度、成像质量和目标纹理分布信息结合起来,提出了RST(Redundancy-Strehl Ratio-Target texture distribution)分布概念图,揭示了基线冗余度与成像质量以及目标信息的关系,提出利用RST分布图确定T型发射阵列不同轴上的孔径数量的方法,分析了与目标本身空间频谱特性匹配的发射器阵列工作方式。给出了发射孔径定位误差分配方案,研究了发射阵列中多光束瞄准的绝对误差与相对误差限定关系;研究了上行和下行链路各传输系数的计算方法,建立了全链路能量传输模型,提出了以探测器等效噪声比例因子为基准的链路能量设计思想,并用实验验证了其正确性,为确定傅里叶望远镜系统激光源能量及接收系统规模提供了依据。分析了发射器阵列各光束能量均衡性、偏振态一致性、激光功率和频率稳定性等影响干涉条纹质量的四类因素,利用计算机仿真、实验验证等方式定量验证了对成像质量的影响程度;提出了“收音机解调法”和“置信区间叠加法”两种校正光束频率漂移方案。实验结果表明:用“置信区间叠加法”校正后的图像质量更好,并采用干涉条纹优化、采样频率优化、杂散光抑制等方法使成像质量得到提升。此外,对目标表面特性、声光移频特性以及系统调制传递函数MTF等其它影响成像质量的因素也进行了一定的分析。本文研究的发射器阵列优化设计方案、全链路能量模型、干涉条纹质量提升方法等,为提高傅里叶望远镜成像质量奠定了一定的理论与技术基础,有助于推进远距离高分辨率傅里叶望远镜的研究进程。
【关键词】：成像质量 影响因素 傅里叶望远镜 干涉 能量 发射器阵列
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH743;TP391.41
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 傅里叶望远镜系统研究现状14-18
• 1.2.2 成像影响因素研究现状18-20
• 1.3 论文及研究工作主要内容20-22
• 第二章 傅里叶望远镜成像理论分析22-35
• 2.1 引言22-23
• 2.2 频谱采样与时域接收23-27
• 2.2.1 空间频谱采样23-25
• 2.2.2 信号时域调制与接收25-27
• 2.3 相位闭合技术应用27-30
• 2.4 目标傅里叶频谱迭代与重建30-33
• 2.5 傅里叶望远镜重构图像的清晰度评价33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 成像质量影响因素的理论研究35-88
• 3.1 发射基线冗余度与成像质量关系研究35-44
• 3.1.1 发射基线冗余度分析35-39
• 3.1.1.1 傅里叶望远镜发射基线“零冗余”可行性分析35-36
• 3.1.1.2 二维阵列基线最小冗余度分析36-39
• 3.1.2 不同配置阵列基线冗余度与成像质量关系39-42
• 3.1.3“RST”概念图的设计与分析42-44
• 3.1.4 小结归纳44
• 3.2 发射阵列多光束瞄准精度与成像质量关系44-48
• 3.2.1 孔径位置误差44-47
• 3.2.1.1 孔径位置绝对误差分析44-46
• 3.2.1.2 孔径位置相对误差范围设计46-47
• 3.2.2 光束偏转与瞄准精度47-48
• 3.2.3 小结归纳48
• 3.3 激光传输与能量模型研究48-55
• 3.3.1 激光水平传输的大气衰减49-50
• 3.3.2 激光斜程传输的大气衰减50
• 3.3.3 下行链路能量分析50-52
• 3.3.4 上行链路能量分析52-55
• 3.3.5 小结归纳55
• 3.4 空间光干涉质量影响研究55-69
• 3.4.1 多光束一致性对成像质量影响55-60
• 3.4.1.1 多光束能量均衡性研究55-57
• 3.4.1.2 偏振态一致性研究57-60
• 3.4.2 激光功率稳定性影响60-62
• 3.4.3 激光频率稳定性影响及两种校正方案设计62-65
• 3.4.4 干涉条纹畸变研究65-69
• 3.4.4.1 干涉条纹空间频率变化对成像影响65-67
• 3.4.4.2 干涉条纹形状畸变对成像影响67-69
• 3.4.5 小结归纳69
• 3.5 目标特性分析69-75
• 3.5.1 目标表面光照度特性69-72
• 3.5.2 目标表面光散射特性72-74
• 3.5.3 空间目标探测噪声分析74-75
• 3.6 声光移频特性与干涉质量分析75-77
• 3.7 系统MTF分析77-83
• 3.7.1 MTF测量原理概述77-79
• 3.7.2 傅里叶望远镜中MTF分析79-81
• 3.7.3 影响MTF的多孔径发射系统共相差分析81-83
• 3.8 非参照像质评价方法研究83-86
• 3.9 本章小结86-88
• 第四章 成像质量影响因素的实验研究88-119
• 4.1 室内实验及关键技术研究88-95
• 4.1.1 系统组成简介88-89
• 4.1.2 光束整形及干涉质量优化89-91
• 4.1.3 采样频率与拍频优化设置91-94
• 4.1.4 杂散光影响及信号优化研究94-95
• 4.1.5 室内实验小结95
• 4.2 室外成像系统实现及关键技术研究95-118
• 4.2.1 室外实验系统实现95-99
• 4.2.1.1 实体T型阵列优化设计96-97
• 4.2.1.2 激光源设计与分析97-98
• 4.2.1.3 室外实验目标98-99
• 4.2.2 多光束瞄准标定方案及对成像质量影响99-105
• 4.2.2.1 开环控制系统两种标定方法比较102-103
• 4.2.2.2 多光束孔径位置误差验证研究103-105
• 4.2.3 全链路能量模型建立105-111
• 4.2.3.1 链路能量分析与验证105-108
• 4.2.3.2 实验相关问题分析108-111
• 4.2.4 两种频率漂移校正方案的比较与改进111-115
• 4.2.4.1“收音机解调法”校正效果与局限性111-112
• 4.2.4.2“置信区间叠加法”校正效果与算法改进112-115
• 4.2.5 重构图像亮度均匀性提升措施115-118
• 4.3 本章小结118-119
• 第五章 总结与展望119-122
• 5.1 本文工作总结与创新点119-120
• 5.2 未来工作展望120-122
• 参考文献122-128
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果128

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘建斌;;基于双向反射分布函数的卫星表面光散射研究[J];光散射学报;2011年03期

  本文关键词：傅里叶望远镜系统成像质量影响因素研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：392402