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空间目标红外辐射特性研究 被引量:46
1
作者 舒锐 周彦平 +1 位作者 陶坤宇 姜义军 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期196-199,共4页
利用目标的红外光谱特性进行目标探测和识别是一种有效的方法。以空间卫星为目标,研究了其红外辐射特性形成的机理;利用所建立的数学模型,仿真了空间目标在探测面上所形成的红外光谱特性曲线;分析了模型中各参数对目标光谱特性的影响程... 利用目标的红外光谱特性进行目标探测和识别是一种有效的方法。以空间卫星为目标,研究了其红外辐射特性形成的机理;利用所建立的数学模型,仿真了空间目标在探测面上所形成的红外光谱特性曲线;分析了模型中各参数对目标光谱特性的影响程度和卫星目标的红外光谱曲线。 展开更多
关键词 空间目标 红外辐射特性 辐照度 探测和识别 卫星
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空间目标可见光散射特性建模方法研究 被引量:26
2
作者 张伟 汪洪源 +1 位作者 王治乐 孙成明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2462-2467,共6页
针对空间目标的可见光散射特性提出一种建模方法.在分析空间目标所处的背景辐射环境基础上建立了空间目标背景辐射物理模型.对目标表面进行面元划分后,基于辐射理论引入双向反射分布函数模型来描述目标表面面元的光散射特性,将目标各个... 针对空间目标的可见光散射特性提出一种建模方法.在分析空间目标所处的背景辐射环境基础上建立了空间目标背景辐射物理模型.对目标表面进行面元划分后,基于辐射理论引入双向反射分布函数模型来描述目标表面面元的光散射特性,将目标各个表面所有面元散射分量叠加建立了目标可见光散射特性的数学模型.建立目标本体坐标系,通过坐标变换确定目标、背景辐射源与探测器的相对位置关系,利用矢量坐标法确定目标对观测系统的"可视表面".根据给定的目标几何结构尺寸和物性参量仿真获得了目标在轨光学特性.计算结果验证了建模的有效性. 展开更多
关键词 空间光学 建模 双向反射分布函数 散射特性 空间目标
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空间目标光电探测与识别技术的研究 被引量:34
3
作者 周彦平 舒锐 +1 位作者 陶坤宇 郭松 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期68-73,76,共7页
空间目标探测与识别技术是空间资源开发、空间安全等方向应用的前提条件。其中光电系统又可以提供高精度、高准确性的探测。介绍了目前各国应用的多种地基和天基空间目标探测与识别系统,并对各系统的性能进行了详细的分析和总结。在此... 空间目标探测与识别技术是空间资源开发、空间安全等方向应用的前提条件。其中光电系统又可以提供高精度、高准确性的探测。介绍了目前各国应用的多种地基和天基空间目标探测与识别系统,并对各系统的性能进行了详细的分析和总结。在此基础上讨论了空间目标探测领域所涉及到的各种关键技术及相应的需求方向。最后给出了未来空间目标光电探测系统的发展趋势。 展开更多
关键词 空间目标 探测 识别 地基 天基
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基于面元网格化的空间目标光学特性计算方法 被引量:10
4
作者 鲍文卓 丛明煜 +2 位作者 张伟 程军 曹移明 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期710-715,共6页
为实现复杂结构空间目标光学特性的工程化计算,基于计算几何的面元网格化思想,提出了一种空间目标光学特性计算方法.建立了空间目标标准几何结构、面元网格划分、面元遮挡、面元照度计算的数学模型,设计开发了空间目标光学特性计算软件... 为实现复杂结构空间目标光学特性的工程化计算,基于计算几何的面元网格化思想,提出了一种空间目标光学特性计算方法.建立了空间目标标准几何结构、面元网格划分、面元遮挡、面元照度计算的数学模型,设计开发了空间目标光学特性计算软件.针对不同的卫星目标,进行了光学特性的计算,并将计算结果分别与解析法计算结果和试验测量结果进行比较分析,结果表明面元网格化的计算精度优于解析方法,且与试验结果相比其计算偏差小于一个视星等,满足工程应用的要求. 展开更多
关键词 空间目标 光学特性计算 几何体建模 面元网格化
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气动热环境下高速飞行器光学窗口光传输数值仿真研究 被引量:15
5
作者 范志刚 张亚萍 +2 位作者 裴扬威 张郡 何艳磊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期396-400,共5页
处在气动热环境中的光学窗口由于热传导和热应力等效应导致窗口材料外形和光学性质的变化,进而影响来自目标的红外辐射光线的传输,使目标图像产生模糊、抖动、偏移和能量衰减,给红外成像带来不利影响.以红外成像在高速拦截器上的应用需... 处在气动热环境中的光学窗口由于热传导和热应力等效应导致窗口材料外形和光学性质的变化,进而影响来自目标的红外辐射光线的传输,使目标图像产生模糊、抖动、偏移和能量衰减,给红外成像带来不利影响.以红外成像在高速拦截器上的应用需求为背景,进行了光学窗口光传输效应理论计算基本方法的分析,介绍了建立的数学模型和仿真软件,最后给出了典型状态下的计算结果. 展开更多
关键词 气动光学 光学窗口 光线追迹 气动热
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空间望远镜主镜的热光学特性分析 被引量:29
6
作者 杨怿 张伟 陈时锦 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期144-147,共4页
主镜是空间望远镜光学系统的重要组成元件,其热光学特性将为光学系统的热控设计提供依据。利用建立在集成分析基础上的热光学分析方法,分析了某空间望远镜主镜在三种不同的温度分布形式,即在径向温度、轴向温度、周向温度梯度的作用下... 主镜是空间望远镜光学系统的重要组成元件,其热光学特性将为光学系统的热控设计提供依据。利用建立在集成分析基础上的热光学分析方法,分析了某空间望远镜主镜在三种不同的温度分布形式,即在径向温度、轴向温度、周向温度梯度的作用下对光学系统成像质量的影响,结合设计的要求,根据计算结果给出了许用温度梯度的范围。 展开更多
关键词 热光学分析 光学系统 主镜 温度梯度 成像质量
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航天遥感器的空间目标成像模型研究 被引量:9
7
作者 潘海斌 丛明煜 +3 位作者 张伟 李克新 孟祥龙 程军 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1699-1702,共4页
提出了一种新的空间目标的成像模型,用于仿真模拟航天遥感器观测到的空间目标成像特性的分析与实验.假定空间目标几何形状为球形,使用已有的空间目标照度计算公式,建立了目标星等仿真计算模型;通过使用航天遥感器CCD、光学系统参数和目... 提出了一种新的空间目标的成像模型,用于仿真模拟航天遥感器观测到的空间目标成像特性的分析与实验.假定空间目标几何形状为球形,使用已有的空间目标照度计算公式,建立了目标星等仿真计算模型;通过使用航天遥感器CCD、光学系统参数和目标星等计算模型,可得到空间目标在理想观测条件下的航天遥感器焦平面上点源响应的信号强度和图像;考虑到航天遥感器与空间目标的相对运动关系,建立了空间目标在实际观测条件下的航天遥感器焦平面上线成像的能量分布模型和运动引起的模糊图像;综合使用上述几种模型,可生成空间目标在航天遥感器不同成像观测条件下的动态帧序列图像,以满足空间目标的探测与识别仿真算法研究的需求. 展开更多
关键词 空间目标 成像特性 动态帧序列
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在轨空间目标光学特性宏观表征模型的反演重构 被引量:8
8
作者 侯晴宇 巩晋南 +1 位作者 樊志鹏 王一惠 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第15期112-121,共10页
为了在天基远距离条件下反演三轴稳定空间目标表面的光学特性参数,提出了基于可见光时序光度信号分析的光学特性宏观表征模型的反演重构方法.首先,综合考虑空间目标的结构特性、表面材料特性、帆板的对日指向运动特性、光照观测几何以... 为了在天基远距离条件下反演三轴稳定空间目标表面的光学特性参数,提出了基于可见光时序光度信号分析的光学特性宏观表征模型的反演重构方法.首先,综合考虑空间目标的结构特性、表面材料特性、帆板的对日指向运动特性、光照观测几何以及光学系统特性,完善了面向在轨观测的空间目标可见光时序光度建模方法;其次,将光度模型等效为双面模型,并利用双向反射分布函数(BRDF)的多级融合模型表征复杂材料表面的光学反射特性,将BRDF对应的面积反射率乘积作为待反演参数;最后,以时序光度信号的测量值与模型值之间的差异最小为优化目标,建立线性优化方法,实现模型参数的反演.仿真实验表明,提出的模型在轨重构方法对于近轨观测条件下的本体、帆板信号的重构精度达到97%以上,验证了方法的正确性. 展开更多
关键词 空间目标 光度信号 双向反射分布函数 参数反演
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空间光学遥感器光机热集成分析技术综述 被引量:27
9
作者 杨怿 陈时锦 张伟 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期913-917,920,共6页
介绍了光机热集成分析技术的基本原理及其关键技术———数据传输技术的研究现状和最新进展。通过接口工具Zernike多项式进行数据传输的基本过程是:数据处理,即将有限元分析中得到的变形结果转换成基于弧矢坐标系或基于波前坐标系的数... 介绍了光机热集成分析技术的基本原理及其关键技术———数据传输技术的研究现状和最新进展。通过接口工具Zernike多项式进行数据传输的基本过程是:数据处理,即将有限元分析中得到的变形结果转换成基于弧矢坐标系或基于波前坐标系的数据形式;多项式拟合,即利用最小二乘法或Gram_Schmidt正交化方法进行拟合。提出了自动数据转换接口程序,它能够简化光机热集成分析的过程,可提高工作效率。 展开更多
关键词 光机热集成分析 ZERNIKE多项式 拟合 有限元分析 光机系统
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基于星图识别的空间目标检测算法研究 被引量:8
10
作者 程军 张伟 +1 位作者 丛明煜 潘海斌 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期439-444,共6页
从恒星背景中检测出空间目标是空间目标天基光学测量相机所要解决的关键技术难题之一。提出了一种基于星图识别的空间目标检测算法,利用背景星图的平移、旋转、比例伸缩不变性,应用星图识别原理,根据识别恒星在不同帧图像中的坐标变化... 从恒星背景中检测出空间目标是空间目标天基光学测量相机所要解决的关键技术难题之一。提出了一种基于星图识别的空间目标检测算法,利用背景星图的平移、旋转、比例伸缩不变性,应用星图识别原理,根据识别恒星在不同帧图像中的坐标变化估计背景运动参数,进行探测图像序列的配准,然后在配准后的图像序列中检测出空间目标。通过仿真验证,该方法对于运动恒星背景中运动小目标的检测具有比较好的效果。 展开更多
关键词 空间光学 小目标检测 空间非合作目标 星图识别 图像配准
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温度对空间红外光学系统性能的影响分析方法 被引量:5
11
作者 智喜洋 王达伟 +3 位作者 谭凡教 刘明东 王海鹏 张伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第B12期1-7,共7页
建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上,利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变,并考虑到温度对材料折射率的影响,完善了光学系统传递函数(MTF)分析模型,利用... 建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上,利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变,并考虑到温度对材料折射率的影响,完善了光学系统传递函数(MTF)分析模型,利用该模型可得出MTF在热力学和惯性载荷作用下的变化规律;然后从热辐射传输机理出发,建立了融入光学系统自身辐射的背景辐射计算模型,利用该模型可实现光学表面自身热辐射在像面产生辐照度的分析计算,从而提出了红外光学系统性能分析方法。最后针对实际空间红外光学系统,开展了系统性能随热控温度变化的分析实验。结果表明:当将系统热控温度设置为10℃时,可实现背景辐射下降48.6%的同时,光学系统MTF降低30%的应用需求。模型与方法可用于红外光学系统背景辐射水平和成像质量变化规律的研究,并应用于最佳热控温度的优化选择,为空间红外光学系统热控设计提供理论指导。 展开更多
关键词 空间红外光学系统 系统性能分析方法 ZERNIKE多项式 MTF 背景辐射计算模型
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气动光学头罩热辐射效应数值仿真研究 被引量:7
12
作者 范志刚 于翠萍 +1 位作者 肖昊苏 张旺 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期649-653,共5页
气动热环境下高速飞行器的光学头罩由于受气动热效应作用,其温度急剧升高,产生严重的气动热辐射效应。为评估气动热环境下高速飞行器光学头罩热辐射对探测系统性能的影响,采用有限光线代表连续辐射的方法,并引入热瞳概念建立了气动光学... 气动热环境下高速飞行器的光学头罩由于受气动热效应作用,其温度急剧升高,产生严重的气动热辐射效应。为评估气动热环境下高速飞行器光学头罩热辐射对探测系统性能的影响,采用有限光线代表连续辐射的方法,并引入热瞳概念建立了气动光学头罩热辐射传输计算模型并对气动光学头罩自身干扰辐射光线在光学系统内的传输进行了数值仿真,考察了光学头罩温度场为非均匀分布时其自身干扰辐射在探测器接收面的辐照度分布。研究结果表明:由头罩顶点求得的热瞳是光学头罩热辐射能的公共入口,它可将光线追迹的时间减小至追迹全部光线所需时间的十几分之一;根据探测器接受面干扰辐射随时间的变化趋势可知在飞行数秒后头罩干扰辐射将淹没目标信号,气动光学头罩热辐射效应不容忽视。 展开更多
关键词 气动光学 光学头罩 热辐射效应 光线追迹法
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基于点源透过率的空间光学系统杂光测量 被引量:8
13
作者 王治乐 龚仲强 +1 位作者 张伟 王付刚 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期401-405,共5页
杂光测量是光学系统杂光分析的有效途径之一,它能够对消杂光设计结果进行准确的评估。针对空间光学系统的工作环境,考虑到其视场外有强烈辐射源(如太阳等),采用点源透过率方法来验证光学系统抑制杂光的能力。搭建了一套无中心遮挡的离... 杂光测量是光学系统杂光分析的有效途径之一,它能够对消杂光设计结果进行准确的评估。针对空间光学系统的工作环境,考虑到其视场外有强烈辐射源(如太阳等),采用点源透过率方法来验证光学系统抑制杂光的能力。搭建了一套无中心遮挡的离轴抛物面反射式杂光测量装置,测量动态范围为10-1~10-11。利用该装置对口径为300mm、全视场为1.5°的卡塞格林式空间望远系统进行了实验测量,给出了测量步骤和测量结果,并分析了测量不确定度。该装置具有动态范围大、结构紧凑、出光口径大、准确度高(当置信概率为95%时,测量不确定度约为1.48%)等优点,可满足空间光学系统杂光测量的工程需要。 展开更多
关键词 光学测量 点源透过率 空间光学系统 杂光
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拼接式合成孔径光学系统的失调误差分析研究 被引量:6
14
作者 邓键 张伟 +1 位作者 左保军 刘剑峰 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期130-133,共4页
拼接式合成孔径光学系统对系统误差分配有特殊要求,子镜失调将严重改变波前分布,影响系统成像。对一个拼接镜面的卡式原理演示系统进行了误差分析论证,并使用ZYGO干涉仪进行实测。结果表明,拼接镜面的波前误差RMS值和PV值有特殊关系,但... 拼接式合成孔径光学系统对系统误差分配有特殊要求,子镜失调将严重改变波前分布,影响系统成像。对一个拼接镜面的卡式原理演示系统进行了误差分析论证,并使用ZYGO干涉仪进行实测。结果表明,拼接镜面的波前误差RMS值和PV值有特殊关系,但在一定范围内仍可获得较好的MTF曲线。 展开更多
关键词 成像光学 太空望远镜 拼接镜面 误差分析 光程差
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离轴三镜系统光学元件间补偿关系研究 被引量:8
15
作者 张伟 刘剑峰 龙夫年 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1160-1164,共5页
分析了离轴三镜系统中光学元件调整变量间的补偿关系和面形误差与调整变量间的补偿关系.调整变量中偏心变量和倾斜变量的位置失调常常会产生同种像差,存在一定的相关性.从失调像差理论出发,通过平衡偏心变量和倾斜变量产生的初级像差,... 分析了离轴三镜系统中光学元件调整变量间的补偿关系和面形误差与调整变量间的补偿关系.调整变量中偏心变量和倾斜变量的位置失调常常会产生同种像差,存在一定的相关性.从失调像差理论出发,通过平衡偏心变量和倾斜变量产生的初级像差,得到偏心变量和倾斜变量间的补偿关系.利用Zernike多项式模拟面形误差,建立面形误差与初级像差的关系,使面形误差与调整变量联系起来.通过计算机模拟,给定光学元件一定的面形误差,然后调整光学元件的偏心、倾斜和横向位移进行补偿,发现当次镜带有1λ像散的面形误差时,补偿后系统波前误差只下降了0.01λRMS. 展开更多
关键词 空间光学 离轴三镜系统 面形误差 像差平衡
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光学合成孔径成像系统子孔径像差研究 被引量:9
16
作者 陈旗海 王治乐 张伟 《应用光学》 CAS CSCD 2006年第2期112-115,共4页
根据波像差理论,推导了光学合成孔径成像系统单个子孔径存在各种像差时波面方差与子孔径数(N)的关系。推导结果表明,p iston误差对系统的影响最大,其次是离焦误差、倾斜误差、球差、彗差和像散。运用离焦误差对p iston误差、球差和像散... 根据波像差理论,推导了光学合成孔径成像系统单个子孔径存在各种像差时波面方差与子孔径数(N)的关系。推导结果表明,p iston误差对系统的影响最大,其次是离焦误差、倾斜误差、球差、彗差和像散。运用离焦误差对p iston误差、球差和像散进行像差平衡,其效果显著,特别是球差引起的波面方差下降90%。系统各项像差系数随子孔径数的增加而降低;当子孔径数大于6时,各像差系数变化缓慢。根据瑞利判据,计算N(N≤6)个子孔径合成系统的像差允限和相应的3孔径系统的斯特列尔比。 展开更多
关键词 光学成像 合成孔径 像差 瑞利判据
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空间目标相对运动角参数的天基光学测量方法 被引量:3
17
作者 张伟 程军 +1 位作者 曹移明 丛明煜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期123-128,共6页
利用在轨光学相机对空间目标进行跟踪测量,目标相对运动角参数的测量精度决定了空间目标的定轨精度。针对轴系定向原理精度差、天文定向运算量大等问题,提出了基于星图识别的天基光学定向算法。根据空间目标及参考恒星在相机焦平面上成... 利用在轨光学相机对空间目标进行跟踪测量,目标相对运动角参数的测量精度决定了空间目标的定轨精度。针对轴系定向原理精度差、天文定向运算量大等问题,提出了基于星图识别的天基光学定向算法。根据空间目标及参考恒星在相机焦平面上成像角的位置关系,利用参考恒星的惯性天球坐标确定目标相对视线的惯性空间角(赤经、赤纬);建立了目标视线角参数观测方程及参数解算优化模型,分析比较了方程组解析、非线性规划两种解算方法的性能,并给出了各方法的应用条件。仿真结果表明:该方法的定向测量精度明显优于轴系定向方法,定向精度提高了一个数量级;且具有计算量小、实用性强、易于在轨应用等特点。 展开更多
关键词 空间目标 天基光学测量 星敏感器 姿态确定
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基于区域网格化的空间目标光学特性计算方法 被引量:5
18
作者 王付刚 张伟 王治乐 《航天返回与遥感》 2012年第2期81-87,共7页
为了精确计算空间目标光学特性,基于区域分解和网格划分的方法建立了空间目标光学特性计算模型。首先把目标表面分解为若干材料属性单一且易于数学描述的区域;对划分后的区域进行网格划分;对划分后的网格面元进行遮挡与掩蔽分析,给出有... 为了精确计算空间目标光学特性,基于区域分解和网格划分的方法建立了空间目标光学特性计算模型。首先把目标表面分解为若干材料属性单一且易于数学描述的区域;对划分后的区域进行网格划分;对划分后的网格面元进行遮挡与掩蔽分析,给出有效面元的判断准则;最后结合表面材料的双向反射分布函数建立了目标的光学特性计算模型。为了验证计算模型的精确性,搭建了空间目标缩比模型测量平台。当入射天顶角为10°、20°和30°时,缩比模型理论计算结果与实验测量数据的相对均方根误差分别为8.89%、9.39%和8.00%,均小于10%,验证了所建目标光学特性计算模型的准确性。 展开更多
关键词 光学特性 网格化 遮挡 掩蔽 模型计算 空间目标
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空间目标相对运动角参数的天基光学测量精度分析 被引量:2
19
作者 程军 张伟 +2 位作者 丛明煜 曹移明 潘海斌 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期10-13,共4页
利用在轨光学相机对空间目标进行跟踪测量,目标相对运动角参数的测量精度决定了空间目标的定轨精度。建立目标相对运动角参数测量计算数学模型,推导出相对运动角参数测量误差传递公式。通过对仿真计算结果的分析,确定出影响目标相对运... 利用在轨光学相机对空间目标进行跟踪测量,目标相对运动角参数的测量精度决定了空间目标的定轨精度。建立目标相对运动角参数测量计算数学模型,推导出相对运动角参数测量误差传递公式。通过对仿真计算结果的分析,确定出影响目标相对运动角参数测量精度的主要误差源:目标成像焦面坐标提取误差、光学相机视轴转动欧拉角测量误差与测量卫星姿态惯性角测量误差。其中,光学相机视轴转动欧拉角测量误差对相对运动角参数的测量误差影响最大,约占总误差的80%。观测条件对测量精度也有很大的影响,尤其在目标过顶时,相对运动角参数的测量误差显著增大。 展开更多
关键词 空间目标 天基光学测量 相对运动角参数 测量精度分析
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空间光学合成孔径成像系统原理与关键技术分析 被引量:2
20
作者 王治乐 陈旗海 张伟 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期39-43,共5页
根据傅里叶成像理论,分析了光学合成孔径系统成像原理,指出光瞳函数的离散化,提高了光学合成孔径成像系统的分辨本领,但降低了系统传函中频性能,并使系统在信息获取时具有方向选择性。运用遗传算法对光瞳构形进行优化,光瞳优化后,四孔... 根据傅里叶成像理论,分析了光学合成孔径系统成像原理,指出光瞳函数的离散化,提高了光学合成孔径成像系统的分辨本领,但降低了系统传函中频性能,并使系统在信息获取时具有方向选择性。运用遗传算法对光瞳构形进行优化,光瞳优化后,四孔径系统的优化参数从310.8降到13.7,减小了23倍。在合成孔径成像系统单个子孔径存在像差的情况下,Piston误差对系统的影响最大,其次是离焦误差、倾斜误差、球差、彗差和像散,对于四孔径系统,Piston误差对系统的影响几乎是离焦误差的2倍,像散的4倍。系统曝光时间与填充比的平方或立方成反比。 展开更多
关键词 成像系统 合成孔径 光学传递函数 图像恢复 空间光学
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