Повышение информативности приборов астроориентации на базе ПЗС матрицы видимого диапазона

• Автор: Пузиков, Денис Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. Измерение совместной апертуры объектива и

фоточувствительного элемента ЮС матрицы астродатчика

1.1 Математическое моделирование процесса измерения.

1.2 Практическое измерение совместной апертуры

1.2.1 Измерение калибровочной матрицы.

1.2.2 Измерение совместной апертуры.

1.3 Выводы

Глава 2. Измерение апертурной функции фоточувствительного элемента

ПЗС матрицы астродатчика

2.1 Теоретическое обоснование метода
2.2 Экспериментальное измерение апертуры
2.3 Итоги эксперимента
Глава 3. Моделирование и оптимизация точностных и обнаружнтельных
характеристик оптикоэлектронной системы аст родатчика
3.1 Моделирование шумов оптикоэлектронного тракта
3.2 Точность измерения параметров изображения звезды
3.3 Выбор оптической системы с оптимальными параметрами.
3.4 Предел обнаружения звзд на фоне шума.
3.5 Выводы
Глава 4. Оценка солнечной засветки ПЗС матрицы прибора
астроориентации.
4.1 Компоненты солнечной засветки.
4.2 Засветка блендой.
4.3 Засвегка пылевыми частицами
4.4 Выводы.
Глава 5. Применение вейвлет анализа для компрессии
видеоинформации, формируемой прибором астроориентации
5.1 Компрессия изображения звезды и вейвлет анализ.
5.2 Кодирование Хаффмана.
5.3 Комбинированное использование вейвлет анализа
и кодирования Хаффмана.
5.4 Сравнение основных характеристик вейвлет компрессии
и некоторых стандартных архиваторов
5.5 Выводы.
Глава 6. Алгоритмы детектирования треков частиц космического
мусора.
6.1 Общие принципы.
6.2 Метод согласованной фильтрации.
6.3 Метод кластеризации
6.4 Выводы.
Заключение
Список литературы


Кроме того, возможность передачи видеоданных на землю при экономии % трафика, а также реализация более экономичного, с точки зрения вычислительных ресурсов, алгоритма детектирования треков мусорных частиц создают предпосылки для построения астродатчика, обладающего некоторыми дополнительными полезными функциями, позволяющими осуществлять контроль за функционированием астродатчика с Земли. Следовательно, полученные в данной диссертационной работе результаты могут быть положены в основу разработки астродатчиков на базе ПЗС матрицы видимого диапазона с улучшенными характеристиками. Апробация работы, публикации, внедрение и использование. Материалы диссертационной работы были представлены на -й научной конференции Московского физико-технического института (Москва, ), на -й конференции МФТИ (Москва, ), на -й конференции МФТИ (Москва, ), на отчётной конференции-выставке по подпрограмме «Транспорт» научно технической программы Минобразования России «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники». По теме диссертационной работы опубликовано две статьи и написано два научно-технических отчёта по грантам Минобразования. Результаты диссертационной работы внедрены в процесс разработки и проектирования систем астроориентации в Н0 «Лептон». Структу ра и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка цитируемой литературы. Содержит 5 страниц текста, рисунка, 7 таблиц. Список цитированной литературы содержит наименований. Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель и задачи исследований, изложены положения, выносимые на защиту, и краткое содержание работы. В первой и второй главах излагаются методы измерения совместной апертурной функции объектива и ПЗС матрицы астродатчика в условиях его функционирования на орбите. В первой главе излагается метод измерения основанный на регистрации перемещения изображения бесконечно удалённого точечного источника - звезды или планеты по ПЗС матрице. В первом разделе даётся объяснение необходимости как можно более точной информации о совместной апертуре для задачи точного измерения положения изображения звезды на ПЗС матрице, а также для оценки звёздной величины звезды по её изображению. В этом же разделе излагается основная идея предлагаемого метода. Во втором разделе описывается математическое моделирование процесса измерения совместной апертуры в соответствии с предлагаемым методом. В качестве истинной апертуры была выбрана функция Гаусса с характерной шириной примерно 2ч-4 пикселя. Результат восстановления сравнивался с оригиналом при различных условиях измерения. В результате были сформулированы требования, предъявляемые к процессу измерения с целью получения требуемого качества восстановления апертурной функции. В следующем разделе описывается эксперимент по измерению апертуры в соответствии с предложенным методом. Этот раздел состоит из двух частей. В первой части производится грубая калибровка ПЗС матрицы с целью выявить искажения, вносимые в процесс измерения оптикоэлектронным трактом. Для этого принимается некоторая грубая модель тракта, и на эксперименте проверяется степень соответствия этой модели действительности. Далее производится построение некоторой калибровочной матрицы, с помощью которой в дальнейшем предполагается устранять грубые искажения, вносимые трактом. Во второй части раздела описывается сам эксперимент. В этом эксперименте измерения проводятся на основе наблюдения за реальными звёздами. Измерения проводятся для нескольких объективов. В заключении главы обсуждаются результаты проделанных измерений и о применимости данного метода измерений в условиях функционирования астродатчика на орбите. Во второй главе излагается альтернативный вариант измерения апертуры. Метод основан на раздельном измерении апертуры ПЗС матрицы в лабораторных условиях и на восстановлении апертуры объектива по нескольким расфокусированным изображениям бесконечно удалённого точечного источника. Процедура восстановления апертуры объектива на сегодняшний день изучена довольно хорошо [-, ]. Поэтому в главе описывается только процедура измерения апертуры ПЗС матрицы. В начале главы даётся вводная теоретическая информация о механизме дискретизации изображения ПЗС матрицей; приводится объяснение применения этой теории к процессу измерения апертуры.