Многоспектральный построчно-прямолинейный сканер.
Страница 2

диапазоне 10-12 мкм = 5,1 х 10-7Вт;

- прозрачность атмосферы ( =0,5);

- спектральная плотность энергетической яркости элемента разрешения на

местности = 9,5 Вт/м2 х ср. мкм;

= 2 мкм;

- МПЗ сканера, раз;

- апертура сканера, м2; Ар х В2=5,37 х 10-8м2 х ср. мкм.

рис. 3.4.3. Схема ИК сканера на борту летательного аппарата.

Спектральная плотность энергетической яркости элемента размещения на местности Z , есть тепловое излучение площади земли, зависящее от её температуры. Спектральная плотность энергетической яркости сцены, если рассматривать, что исследуемый объект представляет собой абсолютно черное тело с излучательной способностью Е около 1 при температуре 300 К

3.4.2.

где Е - излучательная способность (коэффициент излучения), безразмерная величина

(Е=1 для А<П);

С1- первая константа излучения = 3,7413 х 108 Вт (мкм)4/м2;

- длина волны излучения, мкм;

С2 - вторая константа излучения = 1,4388 х 104 мкм х К;

Т - абсолютная температура излучения, К.

Изменение потока энергии, попадающей в сканер, вызванное изменением Z , следующее:

3.4.3.

тогда 3.4.4.

В дальней инфракрасной области спектра, изменение Z , как показано на рисунке 3.4.4., могут возникнуть из-за изменений температуры. Поскольку

мы можем показать, что

3.4.5.

Для представляющих интересов диапазона длин волн и температур, это выражение может быть записано:

и записываем в виде:

3.4.6.

Тогда образом изменение энергии, вызванное изменением температуры от 300 К до 301 К для =11 мкм

Шум ограничивает способность сканера различать изменения в температуре в той части спектра, где преобладает тепловые эффекты.

рис. 3.4.4. Шумовые ограничения на разрешение изменения температуры.

Выражение Ф=5,1 х 10-7 Вт и ( Ф)Т=7,41 х 10-9 Вт, дают нам представление о средних уровнях мощности сигнала и об изменении уровней мощности сигнала, имеющих место в дистанционном зондировании.

Рассмотрим детали процесса сканирования (рис.3.4.5.). Предположим, что имеем плоское сканирующее зеркало и детекторную сетку и q детекторов. Главное фокусное расстояние зеркала d, а эффективная площадь первичного зеркала (П/4)Д2. Временный интервал (в сек.), необходимый для сдвига элемента разрешения на одну единицу вдоль растровой линии сканирования, В/W, где W- скорость вращения зеркала.

Площадь детектора = (Вd)2.

рис. 3.4.5. Схема сканирующей системы.

Время нарастания детектора усилителя записывающей системы должно составлять часть этого времени, то есть

3.4.7.

где g - константа, значение её принимают обычно между 5 и 10.

Для смежного сканирования сканирующее зеркало должно повернуться на полный угол сканирования Q за время продвижения носителя аппаратуры на расстояние qBH, т.е. за , сек, таким образом

, рад 3.4.8.

Зеркало должно вращаться со скоростью:

, рад/с 3.4.9.

Полоса пропускания системы: детектор - усилитель - записывающее устройство:

, Гц 3.4.10

где а - константа, обычно её значение между и ,

тогда

, Гц 3.4.11

Мощность, эквивалентная шуму детектора будет равна:

, Вт 3.4.12

где - способность обнаружения;

А - площадь детектора.

Мощность входного сигнала с учетом ситической эффективности :

, Вт 3.4.13

Разделив на МЭШ получим отношение сигнал/шум:

3.4.14

для управления примем а=3: g=2П; q=6; =0,34

3.4.15

Заметим, что отношение сигнал/шум увеличением светосилы оптической системы [Д/d]. Отклонение сигнал/шум также улучшается при увеличении чувствительности квантового детектора и при увеличении имеющегося сигнала [ ].

Это отношение зависит от квадрата мгновенного поля зрения сканера и пропорционально ширине спектральной полосы. Заметим, что отношение сигнал/шум, обратно пропорционально корню квадратному из отношения V/H. Это подчеркивает, насколько мы должны поступиться качеством сигнала, чтобы получить более высокое пространственное или спектральное разрешение. Однако заметим, что увеличение отношения V/H не сказывает большого влияния на отношение сигнал-шум.

Геометрические характеристики сканирования.

Рассмотрим запись j-го элемента разрешения произвольной строки сканирования i. Предположим, что спутник лежит строго прямолинейно на постоянной орбите (высоте) относительно спарной плоскости, движется с постоянной скоростью относительно Земли. Координаты спутника Х ,У ,Z .

рис. 3.4.6. Геометрические параметры сканирования.

Не изменяются элементы внешнего ориентирования. Кроме того, предполагается, что каждая строка сканирования мгновенно записывается.

рис. 3.4.7. Идеальная геометрия много спектрального сканера:

а - вдоль направления полета;

б - направления полета.

Страницы: 1 2 3

 
Углеродный цикл и изменения климата

Влияние человека на климат начало проявляться несколько тысяч лет тому назад в связи с развитием земледелия. Во многих районах для обработки земли уничтожалась лесная растительность, что приводило к скорости ветра у земной поверхности, некоторому изменению режима температуры и влажности нижнего слоя воздуха, а также к изменению режима влажности, испарения и речного стока ...

Узнать больше...
 
Урбанизация и экология
Одной из наиболее характерных особенностей развития современного общества является быстрый рост городов, непрерывный темп увеличения численности их жителей, увеличение роли городов в жизни общества, преобразование сельской местности в городскую, а также миграция сельского населения в города. Урбанизация (от лат. urbanus- городской) - это процесс повышения роли городов в развитии общества ...
Узнать больше...
 
Copyright © Все материалы пренадлежат - www.informecolog.ru