遥感光电成像系统设计

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1、遥感光电成像系统设计姓名：吴波学号：12171169班级：121715班学院：仪器科学与光电工程学院1.设计要求对地遥感高分辨率相机,飞行高度500Km时地表空间分辨单元5m,地面覆盖宽度60Km，且满足太阳高度角30°、地表景物平均反射率0.3时，其信噪比优于30dB。假设光学系统透过率为0.9，大气透过率为0.6,CCD成像器件像素尺寸10mm，波段平均量子效率60%，平均噪声20个电子。2.参数分析2.1光学系统参数CCD像素满足s=GSDHf'=10vm得物镜焦距f'=S∙HGSD=1m视场角2ω=2tan-1L2H=3.43°瞬时视场角IFOV=GSDH=10-52.2CCD成像

2、器件参数CCD光敏区大小W=2f'tanω=0.12mCCD光敏单元数N=2ωIFOV=11986或N=LGSD=12000,取N=214得N=16384CCD光敏单元节距P=WN=7.32vm2.3时序设计使用两相双边读出线阵CCD成像器件，输出图像实时显示(PAL制式)有五路时钟脉冲：FϕP、FϕT、Fϕ1、Fϕ2、FϕR由万有引力定律以及地球的半径质量，计算得飞机飞行速度：v‘=GmR+H=7618.9m/s所以相机位置的速度v=v'×RR+H=7064.5m/s又地面位置分辨力GSD=v×T,可得行周期时间T=GSDV=707.8vs光敏元时钟∅pfϕp=1T=1412.8Hz为了

3、提高信噪比，取正逆行程之比10:1，则高低电平宽度之比TP:TT=10：1TP=643.6vsTT=64.4vs确定转移栅时钟脉冲ϕTfϕp=fϕT=1412.8Hz信号读出时钟脉冲ϕR：驱动一行信号输出需要的脉冲个数NH=Neff+Nstr+N1+Nb=++其中有效脉冲个数Neff=N=16384结构位，Nstr=3防串扰位，N1=1逆程脉冲个数，Nb=14Neff+Nstr+N1，取NH=18050fϕR=NH×fϕp=25.501MHz水平移位寄存器时钟脉冲ϕ1，ϕ2fϕ1=fϕ2=fϕR2=12.250MHz3.器件选型口径计算：根据给出的太阳高度角，查表可得无云条件下，太阳对地球

4、表面的照度E=39×103lx由朗伯辐射体辐射出射度与辐亮度关系，结合地表照度和景物平均反射率，得景物亮度L=ρ景Eπ=3724.2cd/mm2信噪比SNR=20lgSeNe≥30db，由已知，噪声电子数Ne=20，可计算得信号电子数Se≥20000结合课本上公式2-30，有Se=πLr2α2τ光τ气TPηQ所以r=SeπLα2τ光τ气ηTPQ=0.27m相对孔径Df'=0.544.设计结果及结论最终设计的光电成像系统各参数如上述各步骤计算结果，满足信噪比要求，光学设计和时序设计要求。