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星载“推扫式”偏置环焦抛物面天线的研究与设计

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星载“推扫式”偏置环焦抛物面天线的研究与设计

作者：张博文西安电子科技大学

学位级别：硕士

作为高分辨率海面温度、盐度、风力探测卫星有效载荷的重要组成部分,反射面天线对整套探测系统的性能有着重要的影响,针对传统的单馈源抛物面天线不能满足系统照射需求的问题,对密集馈源阵列馈电的“推扫式”偏置环焦抛物面天线的研究... 详细信息

作为高分辨率海面温度、盐度、风力探测卫星有效载荷的重要组成部分,反射面天线对整套探测系统的性能有着重要的影响,针对传统的单馈源抛物面天线不能满足系统照射需求的问题,对密集馈源阵列馈电的“推扫式”偏置环焦抛物面天线的研究越来越受到学者们的重视。其中,抛物面的设计决定了系统的空间分辨率以及观测幅宽,而密集馈源阵列的设计和波束优化情况决定了系统的离岸探测距离。因此,天线的设计必须综合考虑系统各项性能指标、硬件成本以及应用需求等因素。本文对星载“推扫式”偏置环焦抛物面天线的研究主要包括以下几个方面:1、对“推扫式”环焦抛物面进行了研究。针对科研项目应用背景,设计了L到Ka波段的环焦抛物面,在确定焦径比、馈源偏置高度等参数时使其与标准抛物面尽可能的接近。同时,为了工程上实现方便以及不影响天线在大角度扫描时的性能,对所设计的抛物面边缘进行了圆角化处理。2、对密集馈源阵列进行了研究。对不同频段下密集馈源阵列中馈源的排布及数量做了分析,确定了形成单波束所需的馈源阵规模。针对馈源幅相系数优化问题,本文提出了一种基于遗传算法(Genetic Algorithm)的密集馈源阵列优化算法,此算法以遗传算法为基础,同时考虑了方向图优化时权值选取及优化目标等因素。依据此算法采用GRASP、MATLAB、HFSS联合仿真的方式对不同扫描角度所对应的密集馈源阵进行幅相加权优化,最终得到满足系统指标要求的天线方向图。3、确定了基于馈电网络最简化的馈源幅相加权系数优化方案。在交轨维为实现±35°波束扫描,本文提出了一种基于馈电网络最简的馈源幅相加权系数优化方案,最终在交轨维只需要两组幅相权值,便可得到满足系统所要求的天线方向图,从而极大地简化了馈电网络的设计。4、研制了X波段“推扫式”偏置环焦抛物面天线样机。首先,利用馈源优化算法完成了X波段密集馈源阵幅相系数的优化,由优化得到的幅相值完成一分四十八Wilkinson功分网络的设计。其次,确定了该天线整体投影尺寸为245.8mm×460.7mm,焦径比1.3,馈源照射角为40°,馈源偏置高度107mm。最后,对此样机进行实物加工并在微波暗室中完成测试,实测与仿真结果吻合良好,技术指标满足设计要求。

关键词：推扫式密集馈源阵列环焦抛物面功分网络

推扫式高光谱传感器集成的POS系统视准轴及位置偏差检校

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武汉大学学报（信息科学版） 2013年第8期38卷 973-977页

作者：赵海涛张兵左正立陈正超中国科学院对地观测与数字地球科学中心北京市邓庄南路9号100094 中国科学院大学北京市玉泉路19号甲100049

推扫式高光谱传感器与其集成的定位定向系统(简称为POS系统)间的视准轴偏差是其影像直接对地目标定位的主要误差源之一。由于垂直下视推扫式高光谱影像连接点间构网强度较弱,不能够进行严密的光束法平差检校,本文将POS系统解算的外方位... 详细信息

推扫式高光谱传感器与其集成的定位定向系统(简称为POS系统)间的视准轴偏差是其影像直接对地目标定位的主要误差源之一。由于垂直下视推扫式高光谱影像连接点间构网强度较弱,不能够进行严密的光束法平差检校,本文将POS系统解算的外方位元素作为只含有系统误差的观测值,建立视准轴和位置偏差简单的光束法平差检校模型。实验结果表明,该检校模型可靠有效,实验区经检校后的直接对地目标定位精度显著提高,其平面中误差约1.4m(约4个像元),高程中误差约4.4m(约13像元)。

关键词：视准轴偏差推扫式检校定位定向系统(POS) 光束法平差位置偏差高光谱

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一种多狭缝推扫式光谱成像方法

西安电子科技大学学报 2016年第2期43卷 29-34页

作者：林耀海石光明王立志高大化西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 福建农林大学计算机与信息学院福建福州350002 空军工程大学理学院陕西西安710051

高质量、高分辨率的遥感光谱数据获取受限于成像系统的光通量.针对传统推扫式的光谱仪当增加狭缝的光通量以提高信噪比时会降低空间分辨率这个问题,从信号处理角度为推扫式光谱成像系统建模,引入压缩感知理论,使得系统可以通过增加狭缝... 详细信息

高质量、高分辨率的遥感光谱数据获取受限于成像系统的光通量.针对传统推扫式的光谱仪当增加狭缝的光通量以提高信噪比时会降低空间分辨率这个问题,从信号处理角度为推扫式光谱成像系统建模,引入压缩感知理论,使得系统可以通过增加狭缝数目的方式来增加光通量.在理论上,该方法增加了光通量而没有降低空间分辨率.在仿真实验中,光通量增大128倍,用25%的曝光频率就可以很好地获得512×512的光谱图像.该光谱成像方法在遥感技术领域以较少的曝光次数、存储传输较少的数据就可以获得高质量的光谱数据.

关键词：光谱成像压缩感知空间分辨率推扫式

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推扫式数码航空影像旁向重叠度的自动检查

测绘通报 2016年第5期 143-144页

作者：王海涛刘楠谢谦中国地质大学(武汉)国家地理信息系统工程技术研究中心湖北武汉430074 湖北省基础地理信息中心(湖北省北斗卫星导航应用技术研究院) 湖北武汉430074 徕卡测量系统贸易(北京)有限公司北京100020 国家测绘地理信息局第二航测遥感院黑龙江哈尔滨150082

推扫式数码航空摄影测量系统使用POS（GNSS/IMU）技术以CCD线阵推扫方式获取地面的数字影像,其成果质量评定包括飞行质量、影像质量、数据质量、附件质量,而旁向重叠度是飞行质量的一项重要评定指标。旁向重叠度检查工作包括：（1）航... 详细信息

推扫式数码航空摄影测量系统使用POS（GNSS/IMU）技术以CCD线阵推扫方式获取地面的数字影像,其成果质量评定包括飞行质量、影像质量、数据质量、附件质量,而旁向重叠度是飞行质量的一项重要评定指标。旁向重叠度检查工作包括：（1）航摄单位在数据获取后快速开展,以便指导下一步航摄任务;（2）成果使用单位在成果接收时开展,复查成果质量是否满足后期的测量工作。

关键词：旁向重叠度推扫式航空影像飞行质量航摄特征点 GNSS 数字影像匹配点航带

推扫式卫星扫描天线和C波段小口径紧缩场天线的研究

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推扫式卫星扫描天线和C波段小口径紧缩场天线的研究

作者：战鹏宇西安电子科技大学

学位级别：硕士

“推扫式”卫星扫描天线近年来备受学者关注,原因在于相较于传统的圆锥扫描天线,在提供更大的视野和更高的效率方面,推扫式扫描器具有重要的优势,因为这种系统可以在多个波束同时存在的情况下更长时间地观察海洋的特定区域,在测量海洋... 详细信息

“推扫式”卫星扫描天线近年来备受学者关注,原因在于相较于传统的圆锥扫描天线,在提供更大的视野和更高的效率方面,推扫式扫描器具有重要的优势,因为这种系统可以在多个波束同时存在的情况下更长时间地观察海洋的特定区域,在测量海洋盐度、海洋表面温度和海洋矢量风等海洋参数的方面应用广阔。小口径单反射面紧缩场天线用于某半实物仿真系统中。本文研究内容主要包括以下两个方面:1、完成了推扫式卫星辐射计天线的仿真设计;2、研制了一款C波段小口径单反射面紧缩场天线。本文首先介绍了反射面天线的相关基本理论,包括反射面天线设计中所关注的天线电性能指标和相关分析方法,这是偏置抛物环面天线和单反射面紧缩场天线设计的理论基础。本文第一部分内容分析了推扫式抛物环面天线的工作原理,推导了多波束间夹角及馈源位置,偏置抛物环面的面误差以及对反射器宽度的计算公式。设计分为两大部分,一是偏置抛物环面的设计,二是馈源阵列的设计。先对抛物环面反射器的最优尺寸进行计算,使其与理想抛物面的面误差尽量减小,其次在能量聚集的焦点附近平面区域摆放密集馈源阵,多接收能量以形成目标角度分辨率的波束。以L波段中心频率1.415GHz为例,设计了目标角度分辨率为1.8度的环形反射器和角度分辨率为5度的圆口径反射器,并计算了目标角分辨率为5度的中心波束的3×3密集馈源阵列,通过MATLAB编写程序并采用遗传算法计算馈源单元的幅相分布,合成中心波束,仿真结果表明:天线端口电压驻波比小于1.3,3d B波束宽度小于5°,主波束效率大于99%,满足了技术指标要求。本文第二部分内容根据科研项目要求,设计了一款C波段小口径单反射面紧缩场天线。紧缩场就是用来产生模拟平面波的装置,本文仿真了异形角锥喇叭和波纹喇叭两种形式的馈源,设计了口径约12个波长锯齿边缘的反射面,在1GHz的工作带宽内,指标要求为静区幅度<2.5d B,相位在±12度。测试结果满足了指标要求。

关键词：推扫式抛物环面密集馈源阵紧缩场

基于关键质量因子的推扫式数字航空摄影成果质量保障措施研究

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测绘通报 2021年第S1期 312-315页

作者：李淼国家测绘产品质量检验测试中心北京100830

随着摄影测量技术和地理信息产业的快速发展,推扫式航空摄影的优势越来越凸显。ADS100采用推扫式三线阵多视角获取大幅面影像,由于其自动化程度高、精度高、后续作业效率大大提高,在越来越多的测绘项目中得到广泛应用。本文结合实际生... 详细信息

随着摄影测量技术和地理信息产业的快速发展,推扫式航空摄影的优势越来越凸显。ADS100采用推扫式三线阵多视角获取大幅面影像,由于其自动化程度高、精度高、后续作业效率大大提高,在越来越多的测绘项目中得到广泛应用。本文结合实际生产项目,在充分考虑影像成果的获取流程和成果特征的基础之上,提出了ADS100推扫式航空影像获取的质量检查内容和方法,针对影响成果的质量关键因子提出有效的质量保障措施,在实际质检工作中具有较高的指导意义。

关键词：摄影测量推扫式三线阵质量关键因子质量控制

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宽视场推扫式成像光谱仪杂散光校正方法研究

激光与红外 2016年第11期46卷 1375-1378页

作者：张腾飞黄小仙危峻王宏博中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

为了满足海洋水色宽覆盖与高灵敏度探测的遥感需求,正在研制一台宽视场推扫式成像光谱仪原理样机,针对该仪器存在的杂散光现象展开了研究。由于推扫式成像光谱仪穿轨和沿轨方向上视场存在巨大差异,这导致穿轨方向上的杂散光远大于沿轨方... 详细信息

为了满足海洋水色宽覆盖与高灵敏度探测的遥感需求,正在研制一台宽视场推扫式成像光谱仪原理样机,针对该仪器存在的杂散光现象展开了研究。由于推扫式成像光谱仪穿轨和沿轨方向上视场存在巨大差异,这导致穿轨方向上的杂散光远大于沿轨方向,并明显地表现在图像中。为了避免杂散光影响海洋水色的定量化反演,建立了杂散光模型,并以此为基础提出了杂散光校正的方法,同时给出了校正效果的定量化表征。结果表明,该方法可以利用实验数据有效地消除成像光谱仪视场内杂散光的影响。

关键词：推扫式成像光谱仪杂散光线扩散函数

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ADS40推扫式数字航摄仪试验研究

测绘科学 2007年第1期32卷 119-121页

作者：王永平李英成薛艳丽陈春祥廖明陈松尧中国测绘科学研究院北京100039 云南省林业调查规划院昆明650051 中国地质大学武汉430074

ADS40是当今最先进的摄影测量系统之一,它采用推扫式三线阵获取影像,可以提供多种类型的数字影像数据。由于配备IMU/DGPS系统,在一定的基站范围内可以在无控制或少量控制点的情况下进行空三平差,极大地减轻了摄影测量外业控制工作量,缩... 详细信息

ADS40是当今最先进的摄影测量系统之一,它采用推扫式三线阵获取影像,可以提供多种类型的数字影像数据。由于配备IMU/DGPS系统,在一定的基站范围内可以在无控制或少量控制点的情况下进行空三平差,极大地减轻了摄影测量外业控制工作量,缩短了生产周期,提高了作业效率。本文就ADS40的原理、数据处理流程,以及ADS40和常规摄影测量的区别,在精度等方面作了阐述和分析,并就其在我国摄影测量领域内的应用进行了展望。

关键词： ADS40机载数字航摄仪推扫式 IMU/DGPS 空三平差

一种推扫式高光谱成像仪的编码孔径压缩采样设计与实现

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一种推扫式高光谱成像仪的编码孔径压缩采样设计与实现

作者：王磊国防科技大学

学位级别：硕士

近年来,传统光谱成像技术在追求更高空间分辨、光谱分辨、图像信噪比水平时需要克服很多障碍,特别对光学系统设计、探测器和计算处理数据的硬件要求越来越高。尤其对于航天高光谱成像应用,基于香农-奈奎斯特采样定理的传统采样方式由于... 详细信息

近年来,传统光谱成像技术在追求更高空间分辨、光谱分辨、图像信噪比水平时需要克服很多障碍,特别对光学系统设计、探测器和计算处理数据的硬件要求越来越高。尤其对于航天高光谱成像应用,基于香农-奈奎斯特采样定理的传统采样方式由于对光学系统和探测器的硬件要求极高、需要采集的数据量过于庞大,其需求增长已远远超过现有光学系统设计制造、探测器制造水平和数据处理器的发展水平。可喜的是,随着基于压缩感知理论的压缩采样成像技术孕育发展,结合压缩采样成像技术和光谱成像技术的编码孔径压缩光谱成像技术也应运而生,有望成为解决所面临问题的有效途径。在压缩采样成像技术和光谱成像技术的基础上,针对航天遥感应用特点,本文提出对推扫式编码孔径压缩采样高光谱成像仪进行研究,主要工作如下:1、设计和实现了一种具有原位标定功能的推扫式编码孔径压缩采样超分辨成像系统。通过理论分析,建立了系统的数学模型,并模拟实现了四倍分辨提高的成像过程。还搭建了相应的实验系统,在实验室条件下实现了二倍分辨的提高。2、对推扫式编码孔径压缩采样高光谱成像系统整体结构进行了设计。针对压缩采样光谱成像系统对高性能轻量型直视色散棱镜的要求,利用光学性能优异的聚酯材料（E48R）设计了一种直视型双阿米西棱镜,在光学模拟软件中模拟使用该设计棱镜的光谱成像系统,对其成像性能进行了模拟仿真分析,模拟结果表明该色散棱镜完全可满足光谱成像要求。3、建立起推扫式编码孔径压缩采样高光谱成像系统的成像模型。进行了光谱采样与重构图谱过程的模拟,利用6帧采样数据成功恢复出33个谱段的光谱图像数据。从取得的研究成果来看,编码孔径压缩光谱成像技术可以在较低采样的情况下重构得到较好的光谱数据,可以解决传统高光谱成像系统继续发展遇到的问题。希望通过本文的结果,可以对编码孔径压缩光谱成像技术有一定的参考意义。

关键词：压缩采样高光谱成像推扫式编码孔径棱镜设计超分辨