發(fā)布時(shí)間：2024-05-28 05:23

　　靜止軌道對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)以其高時(shí)間分辨率、大區(qū)域覆蓋能力及對(duì)熱點(diǎn)目標(biāo)長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)持續(xù)觀測(cè)特性得到各航天大國(guó)的廣泛關(guān)注,研制靜止軌道高性能紅外凝視成像系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而艱巨的任務(wù),隨著大視場(chǎng)光機(jī)結(jié)構(gòu)和大面陣焦平面技術(shù)的發(fā)展,這方面的研究正處于起步階段并受到持續(xù)關(guān)注。本文對(duì)靜止軌道探測(cè)系統(tǒng)及目標(biāo)、背景特性進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研分析,結(jié)合凝視型紅外成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行了大視場(chǎng)大口徑小F數(shù)紅外光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、外遮光罩消雜光設(shè)計(jì)、透射式紅外光機(jī)系統(tǒng)雜光抑制措施分析等關(guān)鍵技術(shù)的研究。為了實(shí)現(xiàn)靜止軌道紅外光學(xué)系統(tǒng)對(duì)地球全圓盤凝視觀測(cè)及復(fù)雜背景下導(dǎo)彈點(diǎn)目標(biāo)探測(cè)的要求,提出了基于光闌二次成像的透射式光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計(jì)算方法,通過邊緣光線抑制和材料匹配的設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)了光學(xué)視場(chǎng)18°×18°,入瞳口徑300mm,F數(shù)1.26的100%冷闌匹配的大視場(chǎng)大口徑小F數(shù)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。該系統(tǒng)在215k低溫環(huán)境下系統(tǒng)光學(xué)傳函(MTF)大于0.6,且在206K²21K溫度容限下MTF不低于0.5,滿足下一代空間紅外凝視成像系統(tǒng)應(yīng)用需求。針對(duì)靜止軌道紅外光學(xué)系統(tǒng)在軌工作期間太陽雜光及自身熱輻射引起信雜比下降、...

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1. 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 靜止軌道載荷光學(xué)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及性能分析
        1.2.2 靜止軌道冷光學(xué)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及性能分析
        1.2.3 空間載荷雜光規(guī)避技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 新型遮光罩的發(fā)展
        1.2.5 雜散光分析的研究動(dòng)態(tài)
        1.2.6 大視場(chǎng)大口徑光學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)展動(dòng)態(tài)
    1.3 課題研究?jī)?nèi)容及論文創(chuàng)新點(diǎn)
2. 靜軌光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)分析
    2.1 系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)輸入?yún)��?shù)分析
        2.1.1 靜止軌道凝視成像分析
        2.1.2 點(diǎn)目標(biāo)特性分析
        2.1.3 背景輻射特性分析
        2.1.4 探測(cè)能力分析
        2.1.5 光學(xué)結(jié)構(gòu)形式分析
    2.2 系統(tǒng)雜散光分析
        2.2.1 外部雜光分析
        2.2.2 內(nèi)部熱輻射分析
    2.3 系統(tǒng)溫度特性分析
    2.4 本章小結(jié)
3. 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)
    3.2 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.2.1 一次成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
            3.2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
            3.2.1.2 像質(zhì)評(píng)價(jià)
            3.2.1.3 公差分析
        3.2.2 二次成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
            3.2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
            3.2.2.2 成像質(zhì)量評(píng)估
            3.2.2.3 冷闌匹配分析
            3.2.2.4 公差分析
            3.2.2.5 溫度特性分析
            3.2.2.6 低溫光學(xué)的進(jìn)一步討論
    3.3 透射式紅外光學(xué)方案的選擇
        3.3.1 系統(tǒng)成像質(zhì)量的比較
        3.3.2 其他比較因素
    3.4 本章小結(jié)
4. 紅外光學(xué)系統(tǒng)雜光分析
    4.1 雜光分析理論基礎(chǔ)
        4.1.1 點(diǎn)源透過率函數(shù)（PST）
        4.1.2 雙向反射分布系數(shù)（BRDF）
        4.1.3 基本能量傳輸方程
    4.2 外雜光分析及遮光罩設(shè)計(jì)
        4.2.1 遮光罩設(shè)計(jì)指標(biāo)分析
        4.2.2 一階遮光罩研究
            4.2.2.1 太陽遮蔽角分析
            4.2.2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析
            4.2.2.3 刀口式擋光環(huán)設(shè)計(jì)
        4.2.3 二階結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.2.4 遮光罩設(shè)計(jì)小結(jié)
    4.3 光機(jī)系統(tǒng)雜光分析
        4.3.1 光機(jī)結(jié)構(gòu)模型
        4.3.2 雜光分析
            4.3.2.1 短波紅外波段PST計(jì)算分析
            4.3.2.2 中波紅外波段PST計(jì)算
            4.3.2.3 不同波段導(dǎo)彈目標(biāo)觀測(cè)雜光分析結(jié)論
            4.3.2.4 儀器背景熱輻射分析
    4.4 本章小結(jié)
5. 實(shí)驗(yàn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析
    5.1 設(shè)計(jì)要求
    5.2 鏡頭設(shè)計(jì)及分析
        5.2.1 鏡頭A結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析
        5.2.2 鏡頭B結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析
    5.3 單鏡頭模式冷闌效率分析
        5.3.1 理論分析
        5.3.2 軟件仿真分析
    5.4 雙鏡頭模式冷闌匹配分析
        5.4.1 鏡頭A信雜比分析
        5.4.2 鏡頭B信雜比分析
    5.5 冷闌匹配效率驗(yàn)證試驗(yàn)
        5.5.1 鏡頭成像驗(yàn)證試驗(yàn)
        5.5.2 雙黑體成像實(shí)驗(yàn)
            5.5.2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
            5.5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理
    5.6 本章小結(jié)
6. 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3983547