摘要：机载面阵摆扫式成像系统需要足够高的帧间重叠率来避免因扫描过程中视轴的控制误差而导致的漏扫,这制约了成像系统在大速高比条件下的适应能力,限制了系统的成像幅宽。论文提出了一种视轴路径规划模型与重叠率计算的新方法,通过像球面投影的几何分析方法优化设计了成像系统视轴的扫描路径,并依据像球面中像面投影的方位旋转角度,建立了一种重叠率计算的新模型。经理论分析与仿真实验验证,在40°侧向凝视成像时,视轴稳定精度由2.93°提高到0.15°,相同速高比、单行5帧摆扫成像时,作业效率提高约32%。论文研究工作对推动机载摆扫成像技术向着宽视场、大速高比、高分辨率方向的进一步发展具有重要意义。

摘要：视频光谱成像技术是目前遥感探测发展的一个重要方向,可以实现4维信息获取(两维空间+光谱+时间),对于动态目标探测等应用场景有十分重要的意义。目前的技术手段是以滤光片方式为主,不具备光栅作为分光元件时的高光谱分辨率优势。基于此,提出了非耦合狭缝阵列扫描光谱成像(uSASHI)和编码狭缝阵列扫描光谱成像(cSASHI)系统,通过增加狭缝数目的方式,实现同一时刻多个视场信息的获取,极大地提升信息获取效率。uSASHI的每个狭缝获取信息之间不会耦合,n条狭缝可以实现n倍的信息获取效率的提升,cSASHI的狭缝按照压缩感知理论排列,可以实现欠采样条件下(采样率α≤1)视频光谱成像,信息获取效率可以提升n/α倍。本文设计的系统最终实现了1024*496*30的光谱数据立方体10 Hz视频光谱成像方式,cSASH实现了更高帧频。所提系统为视频光谱成像技术提供了新的方向,为未来动态目标探测等应用打下了基础。

摘要：碲镉汞材料(HgCdTe)是第三代红外探测系统中使用的重要探测材料,其发展水平能基本反映当前红外探测器最优性能指标。近年来,天文、遥感和民用设备对探测器性能提出了更高的要求,这对HgCdTe红外探测器的设计和制备提出了新的挑战。HgCdTe红外探测器更精细的设计和加工技术为提高HgCdTe红外探测器性能提供解决思路。抑制器件的有害局域场、调控器件的有益局域场可以实现器件性能进一步的突破。但是,如何对HgCdTe光电器件局域场进行表征与分析,澄清HgCdTe光电器件中局域场相关的噪声及暗电流起源,是推动器件性能突破需解决的重要关键科学与技术问题。文中将总结HgCdTe红外光电探测器局域场表征与分析的研究进展,为新一代HgCdTe红外光电探测器发展提供基础支撑。

摘要：大动态、高精度主动热控技术是高轨大型空间相机高性能、长寿命运行的核心关键。空间相机主动热控系统既要满足高精度测控温要求,又要实现小型化、集成化以降低资源和功耗需求。然而,传统以中央处理器(CPU)和数字信号处理器(DSP)为控制单元的架构难以满足高集成化的设计需要,且热控功率较大,需进行功率管理以满足整星能源要求。针对以上问题,面向地球同步轨道大型空间相机大动态、高精度的测控温需求,设计了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心控制单元的主动热控系统,利用FPGA的高速并行处理能力和丰富接口资源,实现复杂空间相机高集成度高精度主动热控。设计了热控功率错峰功能,对加热片采用分时控制,动态实时检测热控功率,在保障相机关键部件控温精度的前提下,将热控功率限定在功率设定值。该系统已应用于地球同步轨道大型空间相机,对相机108路加热、138路测温和2个星上黑体进行高精度测控温,通过地面和在轨测试验证了主动热控系统设计的合理性和正确性。

摘要：相对可见光和短波红外谱段来说,在红外谱段进行高光谱遥感成像具有独特优势,特别是在资源勘查、地表环境监测、大气环境监测、军事侦察方面。尽管当前红外高光谱成像仪主要以机载为主,还未实现星载,然而国内外相关机构从未放弃推进红外高光谱遥感的星载化。文中首先分析了国内外典型的红外高光谱成像仪的设计、实现与技术指标,从光谱分辨率、空间分辨率、辐射分辨率三个核心指标总结了现有红外高光谱成像仪的技术特点、存在问题和解决途径。未来很长的一段时间内,红外精细分光、低暗电流焦平面探测器、低温光学与背景抑制仍然是红外高光谱成像仪研制所要解决的核心问题。在此基础上,文中重点介绍了在远距离气体探测方面的应用,并分析了其独特优势。最后,展望了红外高光谱成像技术的发展方向。

摘要：随着航天红外技术向高定量化、高集成化方向的发展,传统基于CPU或DSP的黑体测控温系统无法满足高集成化和高精度的需要。针对上述问题,设计了基于FPGA的星载黑体高精度集成温控系统。该系统以FPGA为核心控制单元进行温度采集和控制,实现多功能高速并行处理。黑体测温模块采用三线制惠斯通电桥减小导线电阻影响,然后在信号调理部分采用集成运算放大器组成的三级有源滤波和放大实现了对电气输出的低噪声放大。与传统仪用放大器加无源滤波的信号调理方式相比,该方法具有更强的干扰抑制能力。同时,对铂电阻阻值与温度的非线性误差以及测温系统电路误差,提出了基于多项式模型及最小二乘理论的分级拟合校正方法,进一步提高了测温精度。控温模块采用新型模糊控制和增量式PID(FIPID)结合减小过冲,加快收敛速度。基于精密标准电阻的实测结果表明该系统测温精度在247~375 K范围内为0.035 K,比校正前精度0.383 K提高了90.9%。控温仿真实验表明与PID控温相比,FIPID的过冲为零,而PID算法有12.4%的过冲,且收敛速度提高了64%。地面热真空和在轨实际控温实验表明在256~367 K范围内实测控温精度为0.039 K,该方法已成功应用于某型号空间红外相机,且满足在轨高精度定标要求。该系统具有测控温精度高、动态范围大、易于集成化的优点,可推广应用于星上其他高精度主动温控。

摘要：设计了一种外置光阑的针孔相机镜头,可免去传统方法复杂的相机标定过程,采用影像仪和三坐标测量机实现测量系统各元件空间位置的几何标定,并依靠相移算法实现屏幕与相机像素的精准匹配。实验结果表明,本文提出的偏折测量结果与干涉仪测试结果偏差优于20 nm RMS,可满足光学镜面加工研磨阶段到抛光阶段的过渡测量需求,为光学加工车间提供了可靠、经济、高效的面型评估,具有广泛的应用前景。

摘要：红外热敏探测器不管是在军事还是在民用领域都有着非常重要的应用。传统的红外热敏探测器主要采用宽光谱吸收的方式,这虽然赋予了器件宽带响应的特点,但同时也会因为引入了不必要的辐射热导而增加本底噪声,从而限制了器件的探测性能极限。研究表明,具有窄带选择性吸收的热敏探测器在特定的条件下可以突破这一极限。经过精心设计的人工微纳结构不但可以实现波长选择性吸收来降低器件的辐射热导,而且由于其具有亚波长特性,还可以大大降低器件的热容,从而为实现高性能的红外热敏探测器提供了可能性。本文在简单介绍红外探测器基本概念的基础上,聚焦测辐射热计、温差电偶和热释电探测器件,回顾总结基于人工微结构体系的光谱选择性红外热敏探测器的相关研究进展。

摘要：红外探测系统需要尽早发现目标以便及时拦截,但是红外图像上的小目标检测是一个挑战十足的任务。为了提高检测准确率,提出一种基于自适应对比度增强的红外小目标检测方法。为了利用自注意力机制和卷积各自的优势,设计了一个高效的特征提取网络和一个面向小目标的检测头。同时为了解决实际应用中出现的弱目标,在检测子网络前添加了一个图像预处理子网络,该模块可以自适应地调节图像对比度。在红外空中小目标数据集上的实验表明,提出的方法能达到93.76%的检测精度,与经典的检测方法相比,能够更好地平衡检测精度和召回率,证明了方法的巨大应用潜力。

摘要：混合飞行时间测距基于间接飞行时间测距的原理,同时结合直接飞行时间测距的概念,可以实现高精度、高范围的脉冲激光测距。采用两相采集方式,建立了背景光抑制的两段两相混合测距模型,并通过对模型的误差分析确定了电路的相关参数。采用在线性模式下工作的雪崩光电二极管(Linear-Mode APD,LM-APD)作为探测器,设计了与混合测距模型适配的50μm中心距的像素电路以及5×5阵列结构。电路输入级采用电容反馈跨阻放大器结构,输出信号包括模拟信号和低压差分信号。在对APD探测器20 MHz的调制频率下,输出电压达到99.8%以上的线性度,在108.75 m测距范围内达到4.415 cm的平均误差,11.355 cm的最大误差。仿真表明:混合测距兼顾精度和测量范围,适用于激光雷达三维成像领域。