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卫星平台复杂振动引起的光谱成像退化仿真研究

唐秋艳 唐义 曹玮亮 王静 南一冰 倪国强

卫星平台复杂振动引起的光谱成像退化仿真研究

唐秋艳, 唐义, 曹玮亮, 王静, 南一冰, 倪国强
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  • 卫星平台不稳定性将严重影响光谱成像质量, 针对干涉型和色散型成像光谱仪受平台振动而产生的成像质量退化影响进行机理研究和仿真, 建立了两类成像光谱的退化模型. 提出的光谱微分动态成像退化仿真方法, 考虑了复杂振动的综合影响. 通过提出平均掺杂比的概念, 建立起卫星平台运动参数与光谱成像影响之间的桥梁, 详细推导了这两者间的定量关系. 并以典型光谱和模拟地物光谱为例进行了退化仿真, 退化结果表明平台振动中俯仰和侧滚的影响比偏航大, 而且不仅会影响空间分辨率, 还会带来光谱失真, 而影响较大的是地物种类较丰富的区域.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2009CB724005), 国家自然科学基金(批准号:40804048)和国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号:2007AA12Z101和2009AA01Z225)资助的课题.
    [1]

    Geng W B, Zhai L P, Ding Y L 2009 Optics and Precision Engineering17 314 (in Chinese)[耿文豹, 翟林培, 丁亚林 2009 光学精密工程 17 314]

    [2]
    [3]
    [4]

    Hadar O, Fisher M, Kopeika N S 1992 Opt. Eng. 31 581

    [5]

    Sun G M, Liu G S, Zhou D Q 1998 J. Infrared Millim. Waves1998(6) 435 (in Chinese)[孙光民, 刘国岁, 周德全 1998红外与毫米波学报 1998(6) 435]

    [6]
    [7]

    Yu C W, Chen D R, Yang J F 2004 Opto-Electronic Engineering31 4 (in Chinese)[余成伟, 谌德荣, 杨建峰2004 光电工程 31 4]

    [8]
    [9]

    Mahgoub A, Nguyen T, Desbiens R. Zaccarin 2009 IEEE ICIP,573-576

    [10]
    [11]
    [12]

    Hader O, Dror I, Kopeika N S 1992 SPIE, 169

    [13]
    [14]

    Xu P, Huang CH N, Wang Y T, Hao Q 2003 Journal of Astronautics24(3) 6 (in Chinese)[徐鹏, 黄长宁, 王涌天, 郝群2003宇航学报 24 6]

    [15]
    [16]

    Xiangli B, Yuan Y, Lv Q B 2009 Acta Phys. Sin. 58 5401 (in Chinese)[相里斌, 袁艳, 吕群波 2009 物理学报 5401]

    [17]
    [18]

    Xie J H, Niao N F, Cao L C 2007 Fundamentals of Fourier Opticsand Contemporary Optics pp295297 (in Chinese)[[谢敬辉, 廖宁放, 曹良才. 2007傅里叶光学与现代光学基础(北京:北京理工大学出版社)第295297页]

    [19]

    Xiangli B, Liu GX, Gao Z 1997 Acta Photo. Sin. 26(7): 645(in Chinese)[相里斌, 刘改侠, 高瞻 1997 光子学报 26 645]

    [20]
    [21]

    Li Y H, Yi K CH, Tian H X 2007 J. Infrared Millim. Waves, 26178 (in Chinese)[李于衡, 易克初, 田红心 2007红外与毫米波学报 26 178]

    [22]
    [23]
    [24]

    Pan M ZH, Qi H X, Xiao G H, Shu R 2010 J. Infrared Millim.Waves 29 357 (in Chinese)[潘明忠, 亓洪兴, 肖功海, 舒嵘 2010红外与毫米波学报 29 357]

    [25]
    [26]

    Shi D L, Lv Q B, Cui Y. 2009 Acta Photo. Sin. 38(6) 15301532 (in Chinese)[石大莲, 吕群波, 崔燕 2009 光子学报 38 1530]

    [27]
    [28]

    Yuan Y, Zhang X B, Sun CH M. 2010 J. Optik. IJLEO 51350

    [29]
    [30]

    Luo Y D, Liao N F, Yang W P 2008 Opt. Tech. 34 709 (in Chinese)[罗永道, 廖宁放, 杨卫平, 冯洁, 梁敏勇 2008光学技术 34 709]

    [31]

    Eskicioglu A M, Fisher P S 1995 IEEE Transactions on Communication 43 2959

  • [1]

    Geng W B, Zhai L P, Ding Y L 2009 Optics and Precision Engineering17 314 (in Chinese)[耿文豹, 翟林培, 丁亚林 2009 光学精密工程 17 314]

    [2]
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    [4]

    Hadar O, Fisher M, Kopeika N S 1992 Opt. Eng. 31 581

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    Hader O, Dror I, Kopeika N S 1992 SPIE, 169

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    Xiangli B, Liu GX, Gao Z 1997 Acta Photo. Sin. 26(7): 645(in Chinese)[相里斌, 刘改侠, 高瞻 1997 光子学报 26 645]

    [20]
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    Li Y H, Yi K CH, Tian H X 2007 J. Infrared Millim. Waves, 26178 (in Chinese)[李于衡, 易克初, 田红心 2007红外与毫米波学报 26 178]

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    Pan M ZH, Qi H X, Xiao G H, Shu R 2010 J. Infrared Millim.Waves 29 357 (in Chinese)[潘明忠, 亓洪兴, 肖功海, 舒嵘 2010红外与毫米波学报 29 357]

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    [31]

    Eskicioglu A M, Fisher P S 1995 IEEE Transactions on Communication 43 2959

  • [1] 南一冰, 唐义, 张丽君, 常月娥, 陈廷爱. 一种卫星平台振动光谱成像数据分块校正方法. 物理学报, 2014, 63(1): 010701. doi: 10.7498/aps.63.010701
    [2] 徐静阳, 方少波, 周婧. 利用光谱和质谱成像技术实现指纹痕量检测. 物理学报, 2019, 68(6): 068701. doi: 10.7498/aps.68.20190174
    [3] 沈自才, 冯伟泉, 丁义刚, 刘宇明, 郑慧奇, 赵雪, 赵春晴, 孔伟金. 热控涂层光学性能退化模型研究. 物理学报, 2009, 58(2): 860-864. doi: 10.7498/aps.58.860
    [4] 罗振飞, 吴志明, 许向东, 王涛, 蒋亚东. 纳米VOx薄膜在空气中的电学特性退化研究. 物理学报, 2011, 60(6): 067302. doi: 10.7498/aps.60.067302
    [5] 李蕾蕾, 刘红侠, 于宗光, 郝 跃. 恒流应力下E2PROM隧道氧化层的退化特性研究. 物理学报, 2006, 55(5): 2459-2463. doi: 10.7498/aps.55.2459
    [6] 石磊, 冯士维, 石帮兵, 闫鑫, 张亚民. 开态应力下电压和电流对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的退化作用研究. 物理学报, 2015, 64(12): 127303. doi: 10.7498/aps.64.127303
    [7] 张富翁, 王立, 刘传平, 吴平. 竖直振动管中颗粒的上升运动. 物理学报, 2014, 63(1): 014501. doi: 10.7498/aps.63.014501
    [8] 胡格丽, 倪志鹏, 王秋良. 结合振动控制的柱面纵向梯度线圈目标场设计方法. 物理学报, 2014, 63(1): 018301. doi: 10.7498/aps.63.018301
    [9] 刘国栋, 许新科, 刘炳国, 陈凤东, 胡涛, 路程, 甘雨. 基于振动抑制高精度宽带激光扫频干涉测量方法. 物理学报, 2016, 65(20): 209501. doi: 10.7498/aps.65.209501
    [10] 陆坤权, 厚美瑛, 陈 唯, 姜泽辉, 陈相君. 振动颗粒混合物中的三明治式分离. 物理学报, 2003, 52(9): 2244-2248. doi: 10.7498/aps.52.2244
    [11] 沈满德, 任欢欢. 一种宽温双光谱红外搜索跟踪系统的设计. 物理学报, 2013, 62(9): 090702. doi: 10.7498/aps.62.090702
    [12] 冯海冉, 李鹏, 郑雨军, 丁世良. 用李代数方法解析研究线性三原子分子振动的动力学纠缠. 物理学报, 2010, 59(8): 5246-5250. doi: 10.7498/aps.59.5246
    [13] 赵永志, 江茂强, 郑津洋. 巴西果效应分离过程的计算颗粒力学模拟研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1812-1818. doi: 10.7498/aps.58.1812
    [14] 赵章风, 张文俊, 牛丽丽, 孟龙, 郑海荣. 基于微泡共振的快速微流体声学混合方法研究. 物理学报, 2018, 67(19): 194302. doi: 10.7498/aps.67.20180705
    [15] 才啟胜, 黄旻, 韩炜, 刘怡轩, 路向宁. 大孔径空间外差干涉光谱成像技术多谱段成像仿真. 物理学报, 2018, 67(23): 234205. doi: 10.7498/aps.67.20180943
    [16] Klaus-Peter Heue, 刘 诚, 司福祺, 谢品华, 彭夫敏, 刘文清. 超光谱成像差分吸收光谱技术研究. 物理学报, 2008, 57(9): 6018-6023. doi: 10.7498/aps.57.6018
    [17] 袁艳, 相里斌, 吕群波. 傅里叶变换光谱成像仪光谱传递函数研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5399-5405. doi: 10.7498/aps.58.5399
    [18] 刘扬阳, 吕群波, 曾晓茹, 黄旻, 相里斌. 静态计算光谱成像仪图谱反演的关键数据处理技术. 物理学报, 2013, 62(6): 060203. doi: 10.7498/aps.62.060203
    [19] 刘扬阳, 吕群波, 吴戈, 裴琳琳, 王建威. 编码孔径光谱成像仪光学简化彗差对图谱反演误差分析. 物理学报, 2015, 64(5): 054205. doi: 10.7498/aps.64.054205
    [20] 李建欣, 柏财勋, 刘勤, 沈燕, 徐文辉, 许逸轩. 新型干涉高光谱成像系统的光束剪切特性分析. 物理学报, 2017, 66(19): 190704. doi: 10.7498/aps.66.190704
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-05-19
  • 修回日期:  2012-04-05
  • 刊出日期:  2012-04-05

卫星平台复杂振动引起的光谱成像退化仿真研究

  • 1. 北京理工大学光电学院, 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2009CB724005), 国家自然科学基金(批准号:40804048)和国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号:2007AA12Z101和2009AA01Z225)资助的课题.

摘要: 卫星平台不稳定性将严重影响光谱成像质量, 针对干涉型和色散型成像光谱仪受平台振动而产生的成像质量退化影响进行机理研究和仿真, 建立了两类成像光谱的退化模型. 提出的光谱微分动态成像退化仿真方法, 考虑了复杂振动的综合影响. 通过提出平均掺杂比的概念, 建立起卫星平台运动参数与光谱成像影响之间的桥梁, 详细推导了这两者间的定量关系. 并以典型光谱和模拟地物光谱为例进行了退化仿真, 退化结果表明平台振动中俯仰和侧滚的影响比偏航大, 而且不仅会影响空间分辨率, 还会带来光谱失真, 而影响较大的是地物种类较丰富的区域.

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参考文献 (31)

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