收藏本站
《中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

空间目标视景模拟器技术的研究

卢海平  
【摘要】:随着航天事业的迅猛发展,交会对接技术日益受到重视,交会对接技术是建立空间站的重要技术基础。在空间交会对接技术中,电视摄像机和靶标在人控交会对接任务中起着不可替代的作用,并且测量精度高以及能够自动调光的电视摄像机倍受青睐。由于航天产品试验的独特性,无法将摄像机送入太空中进行成像等各种试验,非常有必要在地面上建立模拟设备实时模拟空间目标位置、姿态和光照环境。 空间目标视景模拟的技术难点:空间目标的亮度高达38866cd/m~2,若采用全物理仿真技术则需要30万瓦的太阳模拟器照射,同时还要实现太空黑背景的环境模拟;若采用投影模拟技术,则需要110万流明的投影机。这些在客观上都是难以实现。本文提出了仅用几瓦的照明光源的模拟方案能够有效地解决目前地面上无法模拟空间光照环境下目标成像的难题。 论文采用微显示器LCD作为空间目标视景发生器,用LED作为照明光源,通过特殊的光学系统,将亮度与视景图像耦合到待测摄像机中,从而实现空间目标的视景模拟。基于本方案,需要分析空间目标及周围光照环境的变化,以及设计用于照明的非成像光学系统以及用于成像的成像光学系统。 为了达到小型化的空间目标视景模拟器要求,完成了以白光LED做为光源的照明光学系统设计,并优化与仿真分析在光阀处的照度均匀性,不均匀度小于10%。提出采用衰减片以及控制LED电流两种方法并用,相互配合的方法来实现空间目标大范围亮度变化的模拟。 根据交会对接摄像机特点,需要设计两路光学系统:宽视场以及窄视场。每一路均设计成二次成像及远心光路的光学系统,并对像差进行了优化分析,最终成像质量能够达到空间目标视景模拟器成像光学系统要求。建立视景模拟器与摄像机的匹配模型,进行了光学追迹以及像面照度分析,在焦面上的照度实现非常好的均匀性。最后完成了窄视场模拟器的原理样机,并对其进行各种主要性能的测试,均能够满足设计要求。 本文的主要创新点:(1)提出“高亮LCD与光学成像相结合的方法”实现空间目标的模拟,从根本上解决了常规模拟方案无法实现的技术难题。(2)分析目标亮度与黑背景的对应关系,提出了CCD动态范围决定LCD对比度的选取,从而解决了黑背景模拟问题。(3)采用LCD背光源光通量的动态变化,解决了LCD自身灰阶范围难于覆盖大亮度变化范围的问题,实现目标大亮度动态范围模拟。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李骏;高源;安玮;周一宇;;天基光学空间目标监视图像仿真研究[J];系统仿真学报;2008年15期
2 高昕;王建立;周泗忠;黄惠明;熊仁生;;空间目标光度特性测量方法研究[J];光电工程;2007年03期
3 黄宗福;韩建涛;陈曾平;;天文光电图像序列目标成像特征提取与分析[J];光电工程;2011年04期
4 常勇;薛丰廷;;地基红外探测系统的作用距离研究[J];红外;2009年08期
5 张己化;姚东升;谈斌;;地基光电系统空间目标探测影响因素分析[J];光学学报;2008年06期
6 陈杜;徐秀芳;刘银年;王建宇;;空间探测红外光谱仪信号处理技术[J];红外技术;2006年04期
7 黄涛;胡惠灵;胡以华;赵楠翔;;空间目标识别中的激光探测技术[J];激光与红外;2010年07期
8 谭碧涛;景春元;张新;关小伟;;光电系统对空间目标成像建模仿真研究[J];计算机仿真;2009年05期
9 韩意;孙华燕;李迎春;樊佳;;基于OpenGL的空间目标图像生成方法[J];计算机仿真;2010年06期
10 毛宏霞;南华;马静;董雁冰;吴开峰;;姿态运动对空间目标光学特性的影响分析[J];红外与激光工程;2007年S2期
11 陈娟;陈乾辉;;空间目标三维姿态估计方法综述[J];长春工业大学学报(自然科学版);2008年03期
12 王信峰;曹占辉;李言俊;;空间目标RCS序列的多重分形分析[J];计算机测量与控制;2008年12期
13 王军;弹道目标空间反识别措施发展态势浅析[J];系统工程与电子技术;2002年07期
14 高勋章,任双桥,黎湘,庄钊文;基于mc-PPS模型的空间目标运动补偿[J];系统工程与电子技术;2004年09期
15 谭莹;;天基空间目标探测技术探讨[J];空间电子技术;2006年03期
16 薛丰廷;汤心溢;;空间目标瞬态温度特性研究[J];激光与红外;2008年03期
17 刘丹;;发展Ku频段超远程雷达用于空间目标探测的建议[J];飞行器测控学报;2010年05期
18 陈杜,徐秀芳,刘银年,王建宇;空间目标红外辐射谱测量技术研究[J];红外;2005年07期
19 黄小红;基于RCS序列的空间目标形状估计[J];航天电子对抗;2005年04期
20 林均仰;黄庚华;舒嵘;;远距离目标跟踪监测激光雷达的现状与发展[J];红外;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李丹;于小红;王敏;;基于离散模糊动态贝叶斯网络的空间目标威胁评估[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
2 韦家勇;杜小勇;王壮;胡卫东;;空间目标宽窄带联合测速研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
3 朱华翔;熊伟;简平;陈治科;;天基空间目标监视系统效能评估指标体系研究[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
4 吴新社;华卫红;;空间目标模拟装置研制[A];2003年全国系统仿真学术年会论文集[C];2003年
5 许武军;张海洪;张钧屏;龚惠兴;;天基空间目标成像方法研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
6 魏敏;陈海宁;叶斌;许冰;;用CCD进行空间目标光度测量方法的研究[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
7 甄鸿祥;张占月;万胜辉;;天基光学空间目标监视的建模与仿真分析[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
8 国鹏;王俊;雷鹏;魏少明;杨冬;;天基光学空间目标监视系统仿真[A];第八届全国信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
9 毛宏霞;南华;马静;董雁冰;吴开峰;;姿态运动对空间目标光学特性的影响分析[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年
10 李京华;许家栋;;战场声传播效应分析[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报专稿 林珊;美“太空之眼”开始布局[N];世界报;2007年
2 记者 李宣良;“天宫一号”明年底发射[N];人民日报海外版;2009年
3 记者 赵波;“天宫一号”将于2010年底发射[N];解放军报;2009年
4 财经前导网 凌惠汕;前导股势监测系统:下行趋势主导低级波动[N];中国证券报;2006年
5 傅江平;深圳将建设亚太先进制造业基地[N];中国质量报;2008年
6 苏恩泽;空天高科技孕育新变革[N];解放军报;2005年
7 肖建军 陈有荣;美军在太空忙“修栏筑堤”[N];解放军报;2005年
8 黄全权陈玉明;载人登月:中国有必要 何时实施:待充分论证[N];新华每日电讯;2008年
9 记者 孙小壹特约记者 韩烨;抚顺市:争取13年后与沈阳实现“四同”[N];中华建筑报;2007年
10 陈有荣;鸡年伊始美军上演闹天宫[N];解放军报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 卢海平;空间目标视景模拟器技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
2 袁振涛;空间目标普测型雷达信号检测与参数估计算法研究[D];国防科学技术大学;2009年
3 蓝朝桢;空间目标天基光学观测系统建模与探测能力分析[D];解放军信息工程大学;2009年
4 刘光明;基于天基测角信息的空间非合作目标跟踪算法及相关技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 王伟国;空间目标白天光电探测技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
6 马君国;空间雷达目标特征提取与识别方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 李骏;空间目标天基光学监视跟踪关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
8 赵彬彬;多尺度矢量地图空间目标匹配方法及其应用研究[D];中南大学;2011年
9 尚洋;基于视觉的空间目标位置姿态测量方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
10 赵彬;空间近距离非合作目标光学主被动复合探测技术研究[D];北京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴小华;基于天基光学测量的空间目标轨道确定及其精度分析[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 王宏;空间目标动态信息库的设计和实现[D];解放军信息工程大学;2004年
3 陈松明;基于STK的空间目标监视雷达系统设计研究[D];西安电子科技大学;2010年
4 杨康;空间目标高光谱特性分析[D];上海交通大学;2011年
5 宋潇捷;空间目标三维网格化建模和光学特性计算方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 肖旭光;空间目标融合识别算法设计与系统实现[D];上海交通大学;2010年
7 吴英;空间目标可见光散射特性数学建模与仿真研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
8 武自刚;坐标映射及其实时实现技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
9 李冰;空间目标图像超分辨率重建技术研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
10 彭剑;空间目标可视化系统研究[D];国防科学技术大学;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978