Optical Design of a Radiometrically Calibrated Miniature Earth Observation Imager
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Tartu Ülikool
Abstract
In this thesis a diffraction limited optical design for a radiometrically calibrated miniature multispectral
Earth observation imager is proposed and its performance analysed. The goal of the
imager is to capture quantitative data for remote sensing with a radiometric accuracy of 5%
during a three year lifetime in Low Earth Orbit. The design is based on optical and radiometric
requirements that were derived from a radiometric budget analysis and the requirements
from the original proposal. The budget also set requirements for different optical components
which were chosen as part of this work. A tolerance analysis was performed on the optical
design taking into account the uncertainties from manufacturing and assembly. It was found
that instrument design fulfills the original requirements and it will be used to build a prototype
instrument for the European Space Agency.
Description
Magistritöö raames töötati välja radiomeetriliselt kalibreeritud miniatuurse multispektraalse
maavaatluskaamera difratksiooniga piiratud optiline ülesehitus ning viidi läbi selle kvaliteedi
analüüs. Kaamera eesmärk on kolmeaastase eluea vältel Maa-l¨ahedasel orbiidil jäädvustada
kvantitatiivseid kaugseire andmeid, mille radiomeetriline täpsus on 5%. Kaamera optiline
ülesehitus põhineb optilistel ja radiomeetrilistel nõuetel, mis tulenevad projekti esialgsest kirjeldusest
ning radiomeetrilise eelarve analüüsist. Eelarve tingis nõuded ka teistele optika komponentidele,
mis valiti välja selle töö käigus. Optilisele disainile tehti ka tolerantsianalüüs, mis
põhines kaamera valmistamisel ning kokkupanekul tekkivatel määramatustel. Analüüs näitas,
et kaamera disain vastab algupärastele nõuetele ning sellest lähtuvalt ehitatakse prototüüp Euroopa
Kosmoseagentuuri jaoks.
Keywords
imager, remote sensing, optics, instrument design, radiometry, tolerancing, kaamera, kaugseire, optika, instrumendi disain, radiomeetria, tolerantsianalüüs