空间目标探测双通道光学系统研究

论文摘要

天基空间目标探测与识别就是利用天基探测系统,获取空间目标的各种信息,并从中提取出目标的基本特征参量,进而对空间目标的类型、状态以及威胁程度进行判别的一种方法。本文首先对空间目标探测的国内外研究进展情况进行了系统的分析和总结,详细阐述了开展本文相关研究工作的必要性。并拟定了探测系统的初始技术指标。本文主要研究的工作包括以下几个部分:(1)对空间目标的可见光特性和红外特性进行具体分析计算,为后续双通道光学系统的技术指标论证提供可行的依据;(2)根据初始拟定的技术指标以及国内探测器件所能达到的技术水平,选取适当的探测器件。结合空间目标光学特性的分析结果分别对可见光通道光学系统和红外通道光学系统的技术指标进行论证,确定了光学系统的焦距、视场、有效口径。继而论证双通道光学系统可行的探测能力;(3)对目前已经应用的多通道光学系统结构形式进行分析和总结,并在对光学系统技术指标论证的基础上,结合任务要求,确定了双通道光学系统的结构形式。主系统采用主镜和三镜共用一个基底的三反射系统。利用三镜反射可见、透射红外进行分光。该系统的好处在于:可以实现无渐晕的大视场、场曲小、容易去除杂散光、结构简单、紧凑,易于装调;(4)根据已论证的光学系统技术指标设计符合要求的双通道光学系统。并对所设计的双通道光学系统进行像质评价、公差分析。最后,对三反射的主系统进行定性的杂散光分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及其理论与实际意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 空间目标特性分析
• 2.1 空间目标的可见光特性分析
• 2.1.1 太阳光谱照度分析
• 2.1.2 目标亮度特性分析
• 2.1.3 目标亮度仿真计算
• 2.2 空间目标红外特性分析
• 2.2.1 目标温度分析
• 2.2.2 目标表面光谱发射率
• 2.2.3 目标红外辐射特性的计算
• 2.3 本章小结
• 第3章 系统技术指标论证
• 3.1 探测器器件的选取
• 3.2 系统焦距和视场的确定
• 3.3 信噪比阈值的选取
• 3.4 可见光通道有效口径的计算
• 3.5 可见光通道探测能力论证
• 3.6 红外通道有效口径的计算
• 3.7 红外通道作用距离论证
• 3.8 本章小结
• 第4章 双通道光学系统设计
• 4.1 光学系统结构形式确定
• 4.1.1 常用多通道光学系统分析
• 4.1.2 本系统的结构形式确定
• 4.2 可见光通道光学系统初始结构计算
• 4.3 可见光通道光学系统设计过程
• 4.4 红外通道光学系统设计过程
• 4.5 本章小结
• 第5章 双通道光学系统像质评价及公差分析
• 5.1 成像质量常用评价指标
• 5.1.1 光学传递函数分析
• 5.1.2 系统点列图以及能量分布
• 5.2 可见光通道像质评价
• 5.2.1 可见光通道传递函数曲线
• 5.2.2 可见光通道点列图
• 5.2.3 可见光通道的光线像差
• 5.3 红外通道像质评价
• 5.3.1 红外通道的传递函数曲线
• 5.3.2 红外通道点列图
• 5.3.3 红外通道的光学像差曲线
• 5.4 双通道光学系统的公差分析
• 5.4.1 可见光通道公差分析
• 5.4.2 红外通道公差分析
• 5.5 杂散光分析
• 5.5.1 杂散光来源
• 5.5.2 消杂散光方法的定性分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢