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深空目标红外辐射特性仿真和温度场可视化

作　者: 毛鑫龙
导　师: 李蔚清
学　校: 南京理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 深空目标 红外辐射特性 查找表 有限体积法 温度场 可视化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


红外探测器接收目标红外辐射是深空目标识别的主要手段。由于深空试验开展受诸多条件限制,所以需要通过计算目标的温度场分布以及目标的红外辐射特性来开展仿真试验。本文研究了深空目标的红外辐射特性中的关键问题,并对卫星热控试验中的温度场重建和可视化技术进行了研究。本文的主要工作包括：(1)对深空目标的运动学特性进行分析,通过计算深空目标的轨道参数、姿态,判断目标是否处于阳光区域,从而确定目标的所处环境和位置；根据深空目标的材料特性与物理参数,确定目标表面对红外辐射的吸收率和发射率,从而建立目标表面单元的热平衡方程；采用有限体积法计算目标表面的温度场,对目标表面的红外辐射特性计算结果进行了分析。(2)深空目标识别仿真系统中,需要生成大量点目标的红外仿真图像,所以对目标的辐射特性简化计算进行了讨论；提出了基于查找表和有限体积法的简化计算方法；对点目标轨迹上各位置处建立辐射强度查找表,在仿真系统运行时实时查询对应辐射强度；基于有限体积法的方法是简化目标表面温度场网格,进而减少方程个数。最后将简化计算方法应用到深空目标识别仿真系统中。(3)对卫星复杂的温度场分布进行了描述；介绍了卫星内部结构以及卫星温度测点的分布情况；提出了基于卫星结构特征的温度场重建方法；通过建立卫星内部单元的热平衡方程,考察影响测点温度的主要因素；根据所建立的温度计算模型计算出各测点处的温度值,进而达到重建卫星内部温度场的目的；对卫星内部几种典型的结构进行了温度场重建工作。最后将温度场重建方法应用到三维卫星温度显示系统当中,并取得良好的效果。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
1 绪论  8-13
  1.1 研究背景和意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-12
    1.2.1 深空目标红外辐射特性研究现状  8-10
    1.2.2 温度场重建的相关研究和应用  10
    1.2.3 可视化技术的研究现状  10-12
  1.3 课题来源与研究内容  12-13
    1.3.1 课题来源  12
    1.3.2 研究内容  12-13
2 深空目标红外辐射特性建模  13-33
  2.1 深空目标红外辐射特性研究内容  13-14
  2.2 深空目标运动学特性建模  14-21
    2.2.1 深空目标的轨道参数  14-18
    2.2.2 深空目标的姿态  18-19
    2.2.3 深空目标所处阳光与阴影区判断  19-21
  2.3 深空目标材料特性与物理参数  21-22
    2.3.1 深空目标材料特性参数  21
    2.3.2 深空目标物理参数  21-22
  2.4 深空目标表面温度场计算  22-29
    2.4.1 深空目标表面热平衡分析  22-23
    2.4.2 目标温度场计算方法介绍  23-25
    2.4.3 目标热平衡方程  25-27
    2.4.4 目标热平衡方程求解  27-29
  2.5 深空目标的红外辐射特性计算  29-30
  2.6 计算结果与分析  30-32
  2.7 本章小结  32-33
3 仿真系统中目标辐射特性的简化计算  33-46
  3.1 简化计算的必要性  33-34
  3.2 目标辐射特性简化计算  34-43
    3.2.1 目标成像过程  34-35
    3.2.2 基于查找表的简化计算  35-38
    3.2.3 基于有限体积法的简化计算  38-41
    3.2.4 简化计算效果验证  41-43
  3.3 深空目标识别仿真系统介绍  43-45
  3.4 本章小结  45-46
4 基于结构特征的卫星温度场重建与可视化  46-67
  4.1 卫星热控试验与温度场建模方法  46-49
    4.1.1 卫星热控试验介绍  46-47
    4.1.2 卫星温度测点分布  47-49
  4.2 基于结构特征的温度场重建  49-52
    4.2.1 常用目标温度场重建方法  49-50
    4.2.2 温度场重建模型  50-52
    4.2.3 温度平衡方程求解  52
  4.3 卫星典型结构温度场建模  52-62
    4.3.1 消旋组件与天线乘力筒结构  53-55
    4.3.2 卫星上太阳电池壳结构  55-57
    4.3.3 仪器板上的仪器  57-59
    4.3.4 仪器板温度场分布规律  59-62
  4.4 卫星温度场可视化  62-66
    4.4.1 系统总体设计  62-63
    4.4.2 卫星温度场可视化的关键技术  63-64
    4.4.3 卫星温度场可视化结果  64-66
  4.5 本章小结  66-67
5 总结与展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录  73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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