论文摘要
高光谱遥感是目前受到广泛关注的一门遥感技术。航空高光谱遥感出现较早,在已投入使用的传感器中占据了较大比重。随着高光谱遥感技术的进步和需求的增长,航天高光谱遥感的优越性正逐渐显现出来。与航空遥感相比,航天遥感可以对地球进行宏观的、综合的、动态和快速的观察,而造价昂贵却制约了它的发展。高光谱传感器仿真技术的出现为此提供了一条新的发展途径。基于此,本文提出了一种星载高光谱传感器仿真模型,以期为我国星载高光谱传感器的研制提供理论分析和技术支持。围绕该模型,本文进行了以下几方面研究:首先,对光学系统的频域分析理论进行了深入研究。从光学元件的傅里叶特性入手,进而探讨光学系统的频域描述——光学传递函数,以及一个完整光学成像系统的光学链表述方法。此外,针对传感器中的数字探测器,还研究了光学传递函数理论在离散采样系统中的扩展应用。其次,根据成像机理,建立星载高光谱传感器仿真模型。鉴于色散型传感器应用的广泛性,以及干涉型传感器可观的发展前景,论文分别对这两种传感器进行了模拟仿真。仿真以机载高光谱数据作为系统输入,通过设计传感器各子系统的光学传递函数,建立了传感器系统的频域分析模型。按照成像过程,传感器模型由四个子系统构成,分别是光学系统,探测器,电子线路,以及系统噪声。最后,在VC2005平台下,完成星载高光谱传感器仿真系统的软件实现。基于上述模型编写仿真软件并进行实验,实验参数参考在轨运行的同种(或相似)类型传感器。通过实验结果的比较,验证了干涉型传感器的光学系统和探测器具有性能上的优越性。为辅助传感器设计,在MTF曲线之外,文中还引入高光谱数据保真度准则,从而给出了传感器成像性能的定量评价,为考察传感器参数设计的合理化和最优化提供了依据。