1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
3 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230601
为了实现某星载差分吸收光谱仪CCD驱动电路的FPGA在轨重构功能, 提出了一种基于STM32的星载FPGA在轨重构的地面验证方法。分析了实际的重构方案并提出地面实验方案, 从硬件设计和软件设计两个方面阐述了地面实验的总体方案。经过实验室测试验证,上位机发送和回读的数 据一致, STM32可以模拟JTAG协议实现加载配置数据至FPGA, 重构时间可缩短至800 ms。该方法的硬件和软 件设计被证明是合理可行的,可以完成对FPGA功能的修改。该方案可为CCD驱动电路的FPGA重构方法提供参考。
光电子学 在轨重构 JTAG协议 星载FPGA optoelectronics on-orbit reconfiguration JTAG protocol satellite-borne FPGA STM32 STM32
Xizang Key Laboratory of Optical Information Processing and Visualization Technology， Xizang Minzu University，Xianyang72082， China
提出协同分层波谱识别法，分别从兰州、榆林市Hyperion高光谱图像上识别9种目标地类，并与SVM监督分类对比。针对Hyperion图像波谱识别的4个难点：光谱信息高保真融合、敏感谱段提取、“椒盐效应”去除、 消除“同物异谱” 现象导致的误判，协同应用WP-GS融合、导数变换、4尺度面向对象分割和多谱段SAM解决上述难点，并基于Hyperion导数变换图像分析波谱变化特征、提取敏感谱段、从4个尺度层依次识别9种目标地类，然后根据目视评判和定量评价，与综合使用Gram-Schmidt光谱锐化融合/Savitzky-Golay卷积滤波/PCA变换的SVM监督分类结果比较识别精度。实验结果表明WP-GS融合的光谱保真效果优于Gram-Schmidt光谱锐化；4尺度面向对象分割抑制“椒盐效应”的效果优于Savitzky-Golay卷积滤波、移动均值滤波；多谱段SAM利用导数波谱特征能够消除因照度不同对同一类别地物的误判。采用协同分层波谱识别法，兰州市Hyperion图像波谱识别的总体精度、Kappa系数分别为89.52%、0.852，较SVM分类分别提高18.68%和17.52%；榆林市Hyperion图像识别地物的总体精度、Kappa系数分别为91.12%、0.873，较SVM分类分别提高17.80%和16.89%。协同分层波谱识别法应用多种技术一体化解决Hyperion图像应用难点，有效利用导数波谱变化特征提取目标敏感谱段，在复杂环境下识别目标地类的能力优于SVM监督分类。
星载高光谱图像 导数波谱特征 敏感谱段 同物异谱 多尺度 多谱段SAM satellite-borne hyper-spectral image derivative spectrum feature sensitive bands same body with different spectrum multi-scale multispectral SAM
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
文章首先说明了星载激光通信较传统微波通信的先进性和重要性, 介绍了激光通信系统的基本组成, 简述了系统的工作过程。之后总结了国外的星载激光通信项目和发展计划, 重点介绍了日本、美国和欧洲近几年在星载激光通信领域的研究现状, 同时也简述了国内各高校以及研究所的研究进展。接着指出了目前星载激光通信的难点并且归纳了与之相关的关键技术。最后, 对星载激光通信的未来发展趋势进行了展望。
激光通信 星载激光通信 星载终端 laser communication satellite-borne laser communication spaceborne terminal
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽合肥230026
主要针对星载多路短波红外探测器的温度要求设计了高精度在轨温度控制系统。首先,在对工作温度控制需求进行分析的基础上, 提出了该系统短波红外探测器的温度高稳定性要求;其次设计了高稳定性温度采集电路、低噪声热控驱动电路,并且在FPGA芯片 上基于开关控制算法,产生了脉宽调制信号;然后利用该脉宽调制信号控制热电制冷器的驱动电流,实现了在资源有限的条件下, 温度控制高稳定度的要求。最终性能测试的结果表明,温控精度可以达到±0.1°,满足该多路短波红外探测系统星载工作温度稳定性要求。
偏振遥感 星载 短波红外探测器 高稳定性制冷 polarized remote sensing the satellite-borne the shortwave infrared detector the high stability refrigeration 大气与环境光学学报
2018, 13(3): 233
1 中国空间技术研究院通信卫星事业部， 北京 100094
2 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150001
光学天线作为空间激光通信系统中的核心组件，应具有较好的温度场稳定性和均匀性。较大的天线口径和地球静止轨道空间外热流的复杂聚变，增大了天线温度场热控技术的难度。根据光学天线的构型特点和外热流的变化规律，基于光机热一体化协同设计，将空间高效热防护技术与光学镜面辅助热控技术相结合，实现了对大口径光通信天线温度场的稳定性与均匀性的长期精稳控制，并通过热实验进行验证。实验结果表明，强日照期对天线采取避光策略时，满足光通信天线温度场指标要求的时长大于14.3 h/d，温度稳定控制在21.4～26.2 ℃范围内，主镜自身热差不大于1.3 ℃，主镜与次镜之间的热差不大于3.8 ℃，这些结果均高于稳定性与均匀性的指标要求。
光通信 地球静止轨道 星载 光学天线 热控技术
1 中国科学院大学, 北京 100049
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
针对基于星载一体化理念设计的某微小卫星星载天线与S飞轮支撑结构随机振动响应不满足总体设计指标的问题, 将星载天线与飞轮进行共支撑结构设计, 提出以随机振动加速度响应为目标的优化设计方法。以支撑结构敏感点随机响应RMS值为优化目标, 体积分数和基频为约束条件, 建立数学模型, 对结构进行优化设计; 对优化后的支撑结构工程分析, 基频达到200 Hz以上, 质量由1.9 kg减少到0.65 kg, 降低65.6%; 开展了力学环境试验对支撑结构性能进行验证, 支撑结构基频210 Hz, 加速度响应RMS值最大相对放大率为0.54, 满足总体基频大于185 Hz和相对放大率小于等于0.6的要求。结果表明, 该优化方法有效可行, 支撑结构动力学参数较好地满足了微小卫星总体设计要求。
星载一体化 微小卫星 支撑结构 优化设计 加速度响应 随机振动 satellite borne integration micro-satellite supporting structure optimal design acceleration response random vibration 红外与激光工程
2016, 45(10): 1018008
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
星载光电成像系统可实现对空间目标的有效探测，而探测距离是评价系统性能的重要指标。以太阳辐射特性和深空背景特性为基础，分别建立了几何成像因素、探测器灵敏度、信噪比和成像分辨率影响下的系统作用距离的数学物理模型，推导了系统作用距离的表达式，对作用距离与曝光时间、探测器像元尺寸、有效通光口径等影响因素之间的关系进行了数值模拟研究。研究结果表明，对于有效尺寸为2 m×4 m、平均反射率为0.3 的平面目标，当光学系统口径为100 mm、焦距为500 mm、探测器像元尺寸为3.5 μm 时，系统对目标的最大作用距离为12 km，作用距离主要受成像分辨率的限制。研究结果可为星载光电成像系统的设计以及系统性能评估提供一定的基础。
成像系统 星载光电系统 作用距离 信噪比 电荷耦合器件灵敏度 成像分辨率 激光与光电子学进展
2015, 52(2): 021101
为了分析不同探测环境对卫星红外探测的影响, 推导了倾斜探测路径下目标与背景在探测器入瞳处的辐照度对比度计算公式。计算了目标在海天背景下不同温度、不同高度、不同太阳天顶角、不同探测天顶角条件下, 目标与背景在 0.75～14.m波段的红外单色辐射照度对比度。分析指出: 太阳天顶角对红外探测的影响主要在 2.7.m以下波段, 探测波长大于 2.7.m可不考虑太阳的影响。目标在 5 km以下、探测天顶角在 60.以上继续增加时, 探测波段变窄, 不可探频段增宽；目标在 10 km以上, 探测天顶角变化对探测影响很小。这些结论可用于指导卫星红外探测波段选择与探测结果分析。
卫星红外探测 目标与背景对比度 海天背景 探测天项角 太阳天顶角 satellite-borne infrared detection target and background contrast sea and sky background detective zenith angles solar zenith angles
1 中国科学院 上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
基于星载扫描辐射计的工作原理, 对传统的线列扫描成像系统和过采样系统的采样过程进行了数学建模和仿真成像, 在两种采样模式下对点目标探测进行了仿真。在Matlab环境下对过采样探测系统进行了仿真图像的沿线阵方向的两倍空间过采样和扫描方向上(即时间上)的2~10倍的过采样仿真。通过对过采样探测系统各种工况下的仿真, 得到了图像中信号能量值和目标尺寸大小的关系, 分析了目标位置的不同对成像质量造成的影响。最后给出了不同大小目标两个通道上的四倍过采样图像, 并分析了图像中存在的跨像元现象。
时空过采样 线阵扫描 过采样图像 星载扫描辐射计 temporal-spatial over-sampling line scanning oversampling image satellite borne scanning radiometer
