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《中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)》 2011年
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星载全球大气波动成像仪研究

钱浩俊  
【摘要】:在低轨道卫星上开展临近空间中间层/低热层大气波动的观测,对于该领域研究具有重要的科学意义。利用大气波动对O_2 A(0-0)夜气辉的调制作用和特点,提出用TDICCD(时间延迟积分CCD)作为传感器,用星载设备对气辉成像来探测全球临近空间的大气波动特征的技术思路。依据TDICCD的工作原理,推算了对夜气辉成像的信噪比公式,计算了信噪比和曝光时间等参数。同时计算了两种轨道下的偏流角与像移。基于调制传递函数(MTF)计算了分辨率随着纬度的变化规律,依据MTF使用维纳滤波来模拟复原采集的图像,并设计和仿真了TDICCD驱动时序,给出了星载大气波动成像仪结构图设计以及具体指标。研究表明,在卫星上开展大气重力波成像观测在技术上具备可行性。主要结论是: (1)由于O_2 A(0-0)夜气辉相对的高亮度以及低背景光噪声, TDICCD对于O_2 A(0-0)夜气辉成像的信噪比在满足研究要求的范围内。在气辉平均亮度下CCD30-11采集信号的信噪比可以达到42.9,曝光时间12秒左右,满足对大气重力波观测的要求。 (2)MTF分析表明,TDICCD对气辉成像的像质随着纬度增加而提高,同时分辨率也提高。推扫沿航方向时,73°倾角轨道下,水平分辨率优于5.7千米;30°倾角轨道下,水平分辨率优于3.1千米。推扫采用某一特定方向时,73°倾角轨道下,水平分辨率优于2.9千米;30°倾角轨道下,水平分辨率优于1.8千米。上述计算结果表明,有可能观测到水平波长小于10千米的大气波动细节。基于MTF使用维纳滤波来复原TDICCD采集的图像,对图像的水平分辨率具有一定的改善效果。 (3)提出了基于73°倾角轨道的星载大气波动成像仪方案,该方案可观测水平波长5.8千米以上,垂直波长10千米以上的大气波动。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P414

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