遥感光电成像系统设计.docx

遥感光电成像系统设计 姓名：吴波 学号 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=10-5 2.2 CCD 成像器件参数 CCD光敏区大小W=2ftanω=0.12m CCD光敏单元数N=2ωIFOV=11986或N=LGSD=12000,取N=214得 N=16384 CCD光敏单元节距P=WN=7.32vm 2.3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：??P、??T、??1、??2、??R 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?p f?p=1T=1412.8Hz 为了提高信噪比，取正逆行程之比10:1，则高低电平宽度之比TP:TT=10：1 TP=643.6vs TT=64.4vs 确定转移栅时钟脉冲?T f?p=f?T=1412.8Hz 信号读出时钟脉冲?R ： 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=18050 f?R=NH×f?p=25.501MHz 水平移位寄存器时钟脉冲?1，?2 f?1=f?2=f?R2=12.250MHz 3.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=0.54 4.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。