从吉林一号卫星某空间相机的实际应用角度出发,提出采用基于碳纤维复合材料的高精密薄壁筒和桁架杆作为主、次反射镜间的支撑结构,并完成相关设计和工程分析。深入开展相关振动、静力和温度稳定性试验,分析和试验结果表明,所提的支撑结构具有较好的结构稳定性和抗视轴抖动性能,碳纤维桁架的质量仅为2.11 kg,当基频达到186 Hz时,在重力和4 ℃温升条件下的稳定性优于1″。对在轨获取的全色遥感影像进行动态传函(MTF)分析,结果表明空间相机在轨动态MTF值为0.08,进一步证明CFRP桁架结构支撑技术的可靠性和有效性。

为了消除面阵CMOS航空相机高速成像时帘幕快门效应对成像质量的影响, 分析了CMOS成像原理, 开展了基于高速中心式机械快门与面阵CMOS图像传感器协同工作的全局曝光成像模式研究.建立了该成像模式下的航空高分辨率成像系统的信噪比模型与前向像移模型, 并基于信噪比模型与前向像移模型论证存在合理的曝光时间参数.设计了体积小、质量轻、电驱动、曝光时间可准确控制的高速中心式机械快门, 最短曝光时间可达1/2 000 s, 快门效率最高达80%.对采用自主研发的国产CMOS图像传感器的航空摄影相机参数进行验证计算, 并进行直升机载人带飞拍摄实验.影像结果表明: 该成像模式曝光时间参数论证正确, 影像无拉伸、扭曲及拖尾现象, 相机动态传递函数为0.21(奈奎斯特截止频率处), 能够满足实际应用需求.