星载高光谱传感器模拟仿真系统研究

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1、国内图书分类号：TP391.9国际图书分类号：621.39工学硕士学位论文星载高光谱传感器模拟仿真系统研究硕士研究生：张文杰导师：张钧萍副教授申请学位：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：电子与信息技术研究院答辩日期：2008年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391.9 U.D.C:621.39DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSPACEBORNEHYPERSPECTRAL SENSORSIMULATIONCandidate:ZhangWenjieSupervisor:Assoc

2、iateProf.ZhangJunping AcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:InformationandCommunicationEngineeringAffiliation:SchoolofElectronicsandInformationTechnologyDateofDefence:July,2008Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteoftechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位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

3、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

4、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

5、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。关键词高光谱遥感；星载传感器；仿真；光学传递函数I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHyperspectralremotesensing(HRS)hasattractedmuchattentioninrecent years.AirborneHRSappearedearlierandhasbeenusedwidely.Withthe progressingoftech

6、nologyandincreasingofdemand,theadvantageof spaceborneHRSisgraduallybeingrealized.Comparedwithairbornesensors, spacebornesensorsarecapableofdoingearthobservationwithouttherestriction ofterrainorweather.However,thecostisalimitingfactor.Forthisreason, simulationtechniqueemergedandhasprovidedanotherwayo

7、fdevelopmentfor spacebornesensors.Inthisdissertation,aspacebornehyperspectralsensormodel ispresentedwiththeexpectationofprovidingtheorybasisandtechnicalsupport forspacebornesensordesigninChina.Therefo