针对卫星发射前在轨数据缺乏导致的无法进行成像质量评估、链路分析及几何处理算法验证等问题，提出了一种基于光线追迹的长线列摆扫式热像仪在轨几何成像仿真方法。首先根据光学系统结构及成像特点，构建了长线列摆扫式热像仪严格几何定位模型；然后，基于姿轨仿真数据、DOM和DEM辅助数据，通过光线追迹及重投影算法实现了像元视矢量的空间投影及成像仿真；最后，提出了基于“广义”修正矩阵的几何检校方法，通过修正定位模型提高了仿真影像定位精度。实验结果表明，该方法可实现长线列摆扫式热像仪任意轨道位置的几何成像仿真，检校后仿真影像定位精度优于2个像元。该研究为空间光学载荷在轨几何成像仿真提供了新思路，对成像链路误差源分析、几何定位及检校方法研究具有重要意义。

热红外成像技术在对地观测及空天敏感目标探测等领域有着广阔的应用,常用的线阵探测器成像方式有短线列摆扫、长线列推扫两种,其幅宽与分辨率的比值通常小于3000。我国“地球大数据科学工程”专项提出基于遥感数据对人类活动痕迹及近海生态进行精细刻画的需求,并通过以热红外、微光为主的方式实现对城市热岛、人类经济活动及极地环境变化的短时相定量观测,其对热红外载荷空间分辨率和时间分辨率提出了更高的要求。针对以上需求,提出一种三谱段多模块拼接的长线列摆扫式热红外探测方式,在505 km轨道高度处实现了300 km幅宽、30 m分辨率(星下点)的宽幅高分辨对地成像。该载荷采用全光路低温光学系统以降低仪器自身热辐射,并在后透镜组与杜瓦中间、杜瓦内部均设置挡光环,进而提高系统视场外的消光能力,该研究可为全球精细遥感及高精度定量化应用提供技术参考。

本文以高精度伺服系统中的永磁同步电机变速扫描为研究对象, 针对自抗扰控制器中跟踪微分器(trace differentiator, TD)及扩张状态观测器(expansion state observer, ESO)模块的延时响应和参数复杂等缺点, 设计了一种改进的自抗扰控制器, 有效简化了其 TD和 ESO模块并减少可调参数, 以实现内外干扰较大的环境下电机的高精度快速响应。将该控制器应用到某型号项目的伺服摆扫镜机构中, 并将其性能与同条件下传统比例 -积分-微分(proportion-integration-differential, PID)控制器性能作对比。实验结果表明: 改进的自抗扰控制器表现出优于 PID的控制性能, 0°/s～10°/s响应时间 75 ms, 超调小于 6%, 稳态精度达到±1%; 变速跟踪过程转速波动小, 无超调, 扫描周期时间波动小于 0.0014 s, 起始位置角度定位精度高于 0.0015°, 满足型号项目指标要求。改进的自抗扰控制器对其他搭载永磁同步电机实现变速跟踪扫描的系统也有一定的参考价值。

无论是**领域战术和战略侦查, 或者是民用领域测绘、精细农业、海岸资源勘察和地图导航等应用, 随处可见航空相机的身影。本文先介绍了几款 20世纪典型的航空胶片相机以及它们的工作方式, 然后将航空数字相机按工作方式分成了扫描型航空相机、步进凝视型相机和多镜头数字相机 3类, 简要介绍了其工作方式的原理及特点, 并分别列举了相应的航空数字相机。最后对航空相机发展趋势进行了总结与展望。

为解决卫星摆扫获得的遥感影像存在畸变和像质退化的问题,提出一种分辨率反演与深度卷积网络相结合的几何校正与图像增强方法。摆扫过程中,空间相机的摆扫角和单位视场角恒定,探测器像面的像素与相机光轴指向的地面景物一一对应,根据这两点,像面上畸变的景物可以被精确地反演恢复。其次,采用真实的遥感影像作为样本,训练了针对遥感影像的深度卷积网络框架,解决了反演恢复过程中的影像模糊问题,增强了校正后影像的视觉效果。实验中,畸变校正后的影像很大程度地恢复了地面景物的原有几何特性。采用无参考图像质量评价指标(NR-IQA )对本文提出的网络结构、在传统图像集上训练的网络结构及插值方法进行对比评价,结果表明所提网络结构的图像增强结果更佳,能较为有效地恢复遥感摆扫影像。

为满足机载摆扫式光谱仪在25 Hz扫描频率下工作的要求, 设计了具有三面反射镜的摆镜结构。首先, 计算镜面反射区域面积与旋转轴偏离量的关系, 通过比较摆镜布置不同数目反射镜时的性能, 设计了围绕旋转轴布置三面反射镜的摆镜结构形式, 通过600 r/min的转速即可完成每分钟1 800次的高频摆扫; 同时采用匀速摆扫的运动方式, 降低了摆镜的控制难度, 提高了系统的稳定性。然后, 采用拓扑优化、集成优化等方法对摆镜结构进行了优化, 摆镜最终质量为5.28 kg, 轻量化率达到58%。最后, 通过有限元仿真计算得到: 摆镜在机载平台600 r/min转速离心力与1 g重力的作用下, 面型精度RMS值优于λ/20, 基频达到1 199 Hz, 具有较高的力学稳定性, 满足机载摆扫式光谱仪的高扫描频率要求。