绝缘软母排密级：公开
弹性夹头
作者姓名：马贝
指导教师: 代作晓研究员饶鹏研究员
游艇门
中国科学院上海技术物理研究所
学位类别: 工学博士
学科专业: 电路与系统
研究方向：航空航天遥感技术
培养单位: 中国科学院上海技术物理研究所
2017年 4 月
封二
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论文作者签名：指导教师签名：
日期：年月日
Critical Studies on Digital Domain Time-Delay-Integration （TDI）Infrared Detection System
By
Ma Bei
A Dissertation Submitted to
University of Chinese Academy of Sciences
In partial fulfillment of the requirement
For the degree of
Doctor of Circuit and System
单面铜基板Shanghai Institute of Technical Physics，
Chinese Academy of Sciences
April, 2017
III
致谢
光阴荏苒、岁月如梭，转眼间六年的硕博研究生生活即将结束。在这六年的求学生涯中，有太多令人难忘的人和事。我要感谢带给我回忆的每一个人，因为有你们我的人生才更加精彩。 首先要感谢我的两位导师代作晓研究员和饶鹏研究员。代老师严谨认真、教书育人、与人为善的品德为我树立了一个终身学习的榜样。代老师对专业前沿动态始终保持着敏锐的洞察力，在很多学术问题上为我指明方向。五年多来代老师对我孜孜不倦的指导、教诲和鼓励，将成为我一笔宝贵的人生财富。我要感谢我的导师饶鹏研究员。饶老师从课题的选题、实验设计及实施，到论文的撰写与定稿，都以其敏锐的学术眼光和深厚的科研功底给予我精心的指导和帮助。饶老师严谨认真的治学态度、精益求精的科研精神、志存高远的事业进取心和淡泊名利的人生态度，都对我产生了深远的影响，使我受益终生。两位导师渊博的学术知识和丰富的科研方法使我受益匪浅，他们严谨认真的工作态度对我影响极大。衷心感谢代老师和饶老师对我的敦敦教诲！ 我要感谢工程三室的各位老师，感谢室主任孙胜利研究员给我们创造了良好学习环境；感谢辅导员陈福春研究员对我学习的督促和对我生活上的关心；感谢行政秘书周婧和徐英会老师为我们提供了各种学习和生活上的服务与保障；感谢课题组夏晖老师、陈忻工程师、韩冰工程师在课题研究阶段给予的指导和帮助。
感谢龚学艺师兄、潘胜达师兄、董玉翠师和苏晓峰师兄在求学期间给予的指导和建议；感谢同课题组的黄茂潼、李夜金、曾瑾和魏红军的团结合作；感谢赵云峰、杨洪飞等师弟师妹的帮助和大力支持。感谢鲁湛、陆福星两位同学的支持和帮助，也非常感谢殷东雨同学和周耀璞在学习方面给予我的帮助；特别感谢工程三室的所有师兄师弟，感谢你们陪我度过了快乐而美好的46201的生活，几年的同窗学习生活十分融洽，令人终生难忘；感谢研究生部汪骏发主任、李淑薇老师、朱晓琳老师以及黄曦老师在学业和生活方面的悉心关照！
最后，我还要感谢含辛茹苦养育我、教导我的父母，感谢他们二十多年来在生活上给予的无限关怀和厚爱，感谢他们多年来对我学习的全力支持与理解，我能走到今天与他们的无私奉献和辛勤的汗水是分不开的。最后感谢我的女朋友在我论文撰写过程中对我的理解、支持和帮助。
最后向论文评阅和答辩的各位老师和专家学者致以最诚挚的谢意！
马贝
2017年4月稀疏化
摘要
红外数字域时间延迟积分（TDI）探测器是近年来出现的一种新型的探测器。该探测器以第三代红外
焦平面探测器为基础，将探测器光敏元产生的信号先经过模-数转换，然后再进行时间延迟累加，通过增加曝光积分时间的方式有效提高红外目标探测灵敏度。采用数字域时间延迟积分技术的红外探测系统，积分方式更加灵活，在天基弱小目标探测方面具有非常重要的应用。
由于红外数字域TDI探测采用数字域时间延迟积分技术，使其在系统设计和信息处理等许多方面与传统的红外TDI探测有明显的不同。本文开展了数字域TDI探测器的特性研究和弱小目标探测领域的关键技术研究工作，并以国产红外数字域640×8TDI探测器为核心搭建了红外数字域TDI探测实验系统，验证了理论分析正确性及探测方法的可行性。
论文系统介绍了红外TDI探测器的国内外研究及空间应用状况，建立了红外数字域TDI弱小目标探测的数学模型，详细分析了非均匀性、盲元及速度失配对弱小目标探测的影响，重点研究了TDI探测器的盲元检测与补偿方法以及非均匀性校正技术。论文着重研究了红外数字域TDI弱小目标检测时的速度失配问题，提出了一种速度失配率的检测方法，并探讨了在存在速度失配情形下实现弱小红外目标探测的可能性。 论文通过理论分析，得到了数字域TDI成像系统的信噪比提高与积分级数的关系。论文提出了一种采用帧间交错补偿方式进行探测器盲元补偿的方法。论文建立了数字域TDI探测器的速度失配模型和过采样模型，指出了速度失配的本质，给出了速度失配的极限条件，针对全局曝光TDI探测器在应用中
带电指示器根据帧间成像关系和速度失配条件提出了计算TDI的概念。论文还给出了数字域TDI系统实验测试结果。
论文主要创新点如下：
（1）盲元检测过程中同样采用行列分别检测的方法进行探测系统的盲元检测，补偿过程中利用探测系统扫描成像特性，采用帧间交错补偿使盲元获得其瞬时视场内的真实响应。
（2）给出了一种基于帧间匹配的速度失配量检测方法。利用该检测方法可以获得速度失配率，通过设置合适的数字域TDI积分级数，可以实现一定速度失配情况下的弱小目标检测。
论文研究结果对红外数字域TDI探测器及其在红外高分辨率成像和天基弱
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