Оптимизация систем дистанционного зондирования Земли методами математического моделирования

• Автор: Перл, Иван Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИИ
СПИСОК ТАБЛИЦ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
И СЪЕМКИ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА
1 Л. Структура оптико-электронного комплекса для систем ДЗЗ
1Л Л. КМОП-сенсоры
1 Л.2. Физические принципы работы ПЗС
1Л.З. Типы ФПЗС-сенсоров
1.2. Имитационное моделирование системы ДЗЗ
Выводы по главе
Глава 2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СЪЕМКИ В СИСТЕМАХ ДЗЗ, ОСНОВАННЫХ НА ФПЗС-ЛИНЕЙКЕ, МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1. Внутренняя организация линейки ФПЗС
2.2. Анализ методов и средств приема оптической информации в системах ДЗЗ
2.2.1. Ведение съемки с использованием ФПЗС-матрицы
2.2.2. Ведение съемки с использованием ФПЗС-линейки
2.3. Моделирование работы классической линейки ФПЗС
2.4. Перспективные варианты построения системы на линейке ФПЗС
Глава 3. «ВОЛНОВОЙ» МЕТОД ДЛЯ РАБОТЫ С ЛИНЕЙКОЙ ФПЗС
3.1. Описание метода
3.2. Моделирование работы метода
3.3. Определение параметров «волновой» линейки в зависимости от параметров полета КА
3.4. Моделирование работы линейки, реализующей «волновой» метод
3.5. Повышение эффективности работы «волнового» метода

3.6. Пример расчета работы ФПЗС-линейки, реализующей «волновой»
алгоритм и многоканальный вывод
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Исходный код приложения (ключевые классы), моделирующего работу линейки КЫ-4104 и ее усовершенствованного аналога, разработанного в работе

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
Рисунок 1. Общая схема системы ДЗЗ
Рисунок 2. Принципиальная схема ОЭК, применяемого в системах ДЗЗ ..16 Рисунок 3. Считывание сигнала в КМОП фотоприёмнике с координатной
адресацией
Рисунок 4. Структура элемента ПЗС
Рисунок 5. Перенос зарядов в приборе с зарядовой связью
Рисунок 6. Блок-схема работы строки ПЗС-элементов
Рисунок 7. Блок-схема алгоритма работы матрицы ПЗС
Рисунок 8. Типы линейных ФПЗС
Рисунок 9. Функциональная схема ФПЗС МИС
Рисунок 10. Блок-схема алгоритма для работы с матрицей ФПЗС
Рисунок 11. Схема размещения линеек ОЭП в фокальной плоскости
объектива
Рисунок 12. Изолинии равной скорости сдвига изображения в мм/с
Рисунок 13. Интегральные кривые движения в плоскости углов тангажа (а) и
крена (Р) точек наблюдения, расположенных на поверхности Земли
Рисунок 14. График зависимости функции минимального времени накопления от тактовой частоты и количества элементов ПЗС-регистра в
соответствии с формулой (2.1)
Рисунок 15. Общая схема метода тангажного замедления
Рисунок 16. Зависимость линейного разрешения на местности от угла
наклона оси визирования и размера пикселя активной зоны
Рисунок 17. Состояние модели линейки ФПЗС после уменьшения времени
накопления без сокращения длины регистра
Рисунок 18. Структура модели, использованной для исследования процесса съёмки с применением линейки ФПЗС

Глава 2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СЪЕМКИ В СИСТЕМАХ ДЗЗ, ОСНОВАННЫХ НА ФПЗС-ЛИНЕЙКЕ, МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1. Внутренняя организация линейки ФПЗС
Линейки ФПЗС по их внутренней организации можно разделить на две большие категории: с разделением областей накопления и переноса и без разделения. Оба варианта представлены на рисунке 13.
Сдвиговый ПЗС
_Направление сдвига

рег
Направление сдвига
ААДАЛААДДАДАч
Сдвиговый ПЗС рег
Разрешающий
затвор
Фоточувствителычые
злемнты
Рисунок 8. Типы линейных ФПЗС.
А) - без разделения областей накопления и переноса; б) - с отдельными фотодиодами и сдвиговым регистром
Вариант построения линейки ФПЗС без разделения областей накопления и переноса заряда является наиболее простым, однако такие сенсоры неприменимы в областях, где требуется высокое качество получаемых изображений. Это связано с тем, что накопление и перенос заряда выполняется одними и теми же элементами, и процесс накопления не прекращается после начала переноса заряда. Это приводит к образованию смаза на результирующем изображении, так как пиксель с дальнего края (по отношению к направлению