Optical system design of hyperspectral space-borne electro-optic imager for micro-satellite platforms
Mikro-uydu platfromlari için hiperspektral uydu kamerasi optik sistem dizayni
- Tez No: 842167
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL RAFATOV, PROF. DR. SERHAT ÇAKIR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 198
Özet
Hiperspektral görüntüleme (HSG), iki temel uzaktan algılama tekniği olan görüntüleme ve spektroskopi yöntemlerini birleştiren, hızla büyüyen ve umut vaat eden bir uzaktan algılama tekniğidir. Bu tez çalışmasında, Dünya gözlemi mikro-uydu platformları için iki çeşit hiperspektral görüntüleyici (HSG) optik tasarımı ve detaylı dizayn analizi sunulmaktadır. İlk tasarımda standart çift asferik yüzeyler kullanırken, mikro uydu platformuna uyan geniş görüntüleme alanına sahip bir tasarım elde etmek için ikinci tasarımda serbest form optik bileşenler kullanılmıştır. Dizayn edilen HSG sistemi, serbest form yüzeylere sahip optik elemanların kullanımıyla Alçak İrtifa Uydu yörüngesinde çalışabilen, 30 m yer örnekleme aralığına, 98 kmlik bir kesit genişliğine,16 nm spektral çözünürlüğüne sahip ve 400 - 2500 nm spektrum aralığında çalışabilen bir sistem elde edilmiştir. HSG optik tasarımını, serbestform yüzeyli aynalarla eksen-dışı üç anastigmat teleskop ve serbest form yüzeyli aynalarla bir modifiye-Offner spektrometre oluşturur. Genel HSG sistemi mimarisi, belirtilen performans hedeflerini başarıyla karşılamaktadır. Dünya gözlemi uydu görüntüleyicileri için sinyal-gürültü oranı (SGO) simülatörü arayüzü sunulmuştur. SGO simülatörü, MODTRAN, teleskop, sensör ve görüntü modüllerini içerir ve açık kaynaklı Python ortamında yazılmıştır. Ayrıca, yüksek çözünürlüklü uzayda kullanılan görüntüleyiciler için uçtan uca bir Modülasyon Transfer Fonksiyonu (MTF) simülatörü sunulmuştur. Simülatör, atmosfer, optik, dedektör ve uydu platformu modüllerinden oluşur. Modüllerin matematiksel temeli Python ortamında oluşturulmuştur. Bu iki uçtan uca zincir kodlu simülatörün kullanımı, herhangi bir uzay elektro-optik görüntüleyici tasarım projesinin sistem performansının, optik tasarım sürecinden önce hesaplanabilmesini mümkün kılar.
Özet (Çeviri)
Hyperspectral imaging is a rapidly expanding and promising field of remote sensing, combining methods of spectroscopy and imaging. This thesis work presents a detailed optical design analysis of two space-borne Hyperspectral Imagers (HSIs) for Earth observation micro-satellite platforms operating in Low Earth Orbit (LEO). The first design employs conventional even aspheric surfaces. To obtain a design with large swath width that fits in a microsatellite platform, freeform optic components are used in the second design. The use of optical components with freeform surfaces results in a HSI system with a ground sampling distance (GSD) of 30 m, a swath width of 98 km, and a spectral resolution of 16 nm, operating in the 400 to 2500 nm range of the spectrum. The HSI optical design consists of a modified-Offner type spectrometer and an off-axis three-mirror anastigmat (TMA) type telescope. The overall HSI system architecture successfully meets the specified performance goals. Additionally, a signal-to-noise ratio (SNR) simulator was also provided for Earth observation satellite imagers. The SNR simulator is created in the open-access Python environment and includes MODTRAN, telescope, sensor, and image modules. This thesis study also provides an end-to-end Modulation Transfer Function (MTF) simulator for space-borne imagers. The MTF simulator is made up of the modules of atmosphere, optics, detector, and satellite, which is also created in a Python environment. By utilizing end-to-end chain-coded MTF and SNR simulators, it becomes possible to assess the performance of any space-borne electro-optic imager design project even before the optical design process begins.
Benzer Tezler
- Optical system design of a direct detection short-pulsed laser proximity sensor
Doğrudan algılama kısa atımlı lazer yaklaşma sensörü optik sistem tasarımı
EMRAH KORKMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR
- Ortak açıklıklı güçlü lazer iletimi ve görüntüleme optik sistem tasarımı
Shared aperture optical system design with high power laser transmission and imaging
KADİR GÜRSES
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEVZİ NECATİ ECEVİT
- Stabilize gimbal sistemlerinde kullanılacak gündüz ve swır band kameralarının optik sistem tasarımı
Design of daylight and swir band cameras optical system to be used in stabilized gimbal systems
BEKİR CANER KÜPELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektro-Optik Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERHAN AKMAN
- Optical design of a thermal infrared imager for a micro-satellite
Mikro uydu için termal-kızılötesi görüntüleyici optik tasarımı
ESEN SALÇIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AKİF ESENDEMİR
- Katadioptrik görünür, yakın kızılötesi ve orta kızılötesi dalga boyunda algılama yapan optik tasarım
Catadioptric visible, near infrared and mid infrared detection optical design
MEHMET BERKE IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TARIK ASAR