红外与激光工程
2023, 52(11): 20230257
长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
为了使遥感相机同时具备大视场搜索和多波段高分辨成像功能,提出了一种成像与搜索模块一体化的遥感相机光学系统。大视场搜索模块采用离轴四反结构,通过推扫的模式对目标区域进行扫描;小视场成像模块通过次镜分光,实现可见光和中波红外同时高分辨成像。各系统复用大口径主镜有效降低了遥感相机的体积和质量。当轨道高度为500 km时,该系统可实现以8 m的地面分辨率对33 km线宽的地面进行推扫搜索,确定目标后,通过调整卫星姿态,使可见光和中波红外成像模块分别以 0.45 m 和 3.2 m 的分辨率对地面目标进行高分辨凝视成像。公差分析结果表明,可见光成像模块、中波红外成像模块以及搜索模块各视场的调制传递函数(MTF)分别在其奈奎斯特频率处(133 lp/mm、20 lp/mm和33 lp/mm)均大于0.2。该系统能够满足实际加工和装调要求,为实现紧凑型空间光学系统的设计提供了一种可行性方案。
光学设计 一体化光学系统 遥感相机 多波段 optical design integrative optical system remote sensing camera multi-waveband 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230066
红外与激光工程
2022, 51(10): 20220303
红外与激光工程
2021, 50(5): 20200492
红外与激光工程
2020, 49(3): 0314001
多光谱遥感相机提供的光谱图像信息具有极高的应用价值。为突破CCD成像器件谱段数量的限制、增加单台相机的谱段数量, 提出了一种双通道的解决方法。从光学系统入手, 对一种双通道离轴多光谱遥感相机进行了高稳定性光机结构设计。首先, 通过使用四点球头支撑技术实现了对大口径主镜的高稳定性支撑, 保证了在各个工况下反射镜面形精度满足使用要求。之后, 对相机的焦面组件、主框架及隔振系统进行了设计及优化, 保证了双通道离轴遥感相机在提供八个多光谱谱段的同时, 具有良好的结构稳定性。最后, 对整个相机进行有限元分析和力学环境试验, 结果表明相机具有较高的稳定性, 符合设计预期。
遥感相机 谱段 双通道 稳定性 离轴 光机结构设计 remote sensing camera spectral segment dual channel stability off-axis opto-mechanical structure design 红外与激光工程
2019, 48(4): 418005
基于激光测量原理及微纳相机特征, 提出了一种新的微纳遥感相机在轨指向标定方法.该方法采用光路复用和焦面复用技术, 实现了标定装置与相机系统的一体化光机电集成,可对每景遥感影像进行实时标定.将某新型微纳遥感相机作为仿真验证平台, 对本文提出的微纳遥感相机在轨指向标定方法进行验证.仿真结果显示, 使用该方法微纳遥感相机自身光轴指向标定精度不超过0.2″, 满足相机影像无控制点下平面定位精度30 m的指标要求.原理样机的研制及标定结果进一步证明了该项技术的原理与实践的可行性.该技术具有提升微纳遥感卫星定量化应用的价值.
微纳遥感相机 在轨指向精度 实时标定 一体化 定量化应用 光路复用 焦面复用 Micronano remote sensing camera Pointing accuracy inorbit Realtime calibration Integration Quantitative application Optical path multiplexing Focal plane multiplexing
1 长光卫星技术有限公司, 吉林 长春 130031
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
针对某型号微纳遥感相机超轻质、低功耗、短周期和低成本的要求,设计了一种一体式超轻主支撑结构。从微纳遥感相机的任务需求出发,经过比较后选择钛合金作为主支撑结构的材料,并从质量和功耗两方面考虑选择了桁架式方案。建立了以基频为目标函数的拓扑优化数学模型,推导了目标函数的灵敏度,并通过采用改进的Heaviside密度滤波方法,得到了拓扑结果清晰的主支撑结构最优传力路径。以基频为目标函数建立尺寸的优化数学模型,得到了各部分的最佳设计尺寸,设计完成后的一体式主支撑结构质量为0.6 kg。有限元分析与实验结果表明:一体式主支撑结构能够满足光学系统的公差要求,且基频远高于卫星平台对光学载荷的要求,验证了拓扑优化设计方法和尺寸优化设计方法的正确性以及设计的合理性。
遥感 微纳遥感相机 超轻质 主支撑结构 拓扑优化 尺寸优化
1 苏州大学 物理与光电·能源学部 教育部现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
2 苏州大学 物理与光电·能源学部 江苏省先进光学制造技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
3 北京空间机电研究所, 北京 100076
4 航天东方红卫星有限公司, 北京100094
低成本、高性能对地遥感微纳卫星是当前研究和开发的热点, 为适应微纳卫星平台, 要求空间相机具备小型、轻量化的特点。在其体积和质量的限制下, 设计结构尽可能紧凑的长焦距大视场望远物镜是成功研制高分辨率对地遥感光学相机的关键, 研究利用同轴四反射镜系统解决这一问题的可能性。首先, 介绍无二次遮拦同轴四反射镜望远物镜的组成与工作原理; 基于近轴光学和初级像差理论, 导出几何约束条件和初级像差公式, 给出结构紧凑的长焦距同轴四反镜系统的设计思想与方法; 最后给出举例及设计结果。优化设计了全视场角1°×1°、有效焦距2 100 mm、F数为7的同轴四反射光学系统, 总长228 mm, 约为有效焦距的1/9,结构简单紧凑, 像质接近衍射极限。
光学设计 对地遥感相机 长焦距 同轴四反射望远物镜 无二次遮拦 optical design remote sensing camera long focal length on-axis four-mirror system without secondary obscuration 红外与激光工程
2019, 48(1): 0118002
北京空间机电研究所 先进光学遥感技术北京市重点实验室, 北京 100094
航天遥感相机的畸变作为相机的重要参数, 其测试精度直接关系到相机获取图像后的图像处理精度。对于航天非测绘遥感相机, 在设计之初往往对其光学系统的畸变设计要求没有测绘相机高, 其光学系统的畸变一般会比较大, 需要对此类遥感相机, 特别是视场较大的遥感相机的畸变进行精确测试, 为其在轨飞行检校提供比较精确的初始条件。文中在经典的精密测角方法的基础上, 建立了针对大畸变航天遥感相机的数学模型, 针对视场较大、弧形畸变较大的测试难点提出了合理可行的测试思路, 完成了被测相机的高精度畸变测试, 取得了理想的效果。实际测试结果表明: 畸变测试精度优于1.8 μm(1σ), 可以满足被测相机的高精度畸变测试需求, 对航天非测绘大视场遥感相机畸变测试有参考借鉴意义。
非测绘 大视场 遥感相机 畸变 non-mapping large field of view remote sensing camera distortion 红外与激光工程
2018, 47(11): 1117003