由于受温度变化的影响, 高分辨力遥感相机焦平面 CCD采样信号的相位会发生变化, 采样位置的温度漂移会严重影响图像的信噪比、动态范围等, 甚至会造成图像无法正常显示。为了解决采样位置随温度漂移的问题, 对高分辨力遥感相机CCD采样位置进行了自适应补偿设计, 首先对CCD采样信号的初始位置进行精密调节, 然后设计了自适应补偿电路, 通过对功耗的控制使各驱动芯片温度基本一致, CCD信号与采样信号在温度变化上具有跟踪性, 在动态上保证CCD信号采样位置的准确性, 从而保证图像信噪比的稳定性。实验表明, 利用该方法, 相关双采样信号的初始位置调节精度小于0.039 ns; 在卫星在轨温度范围内, 相关双采样信号延时最大值为0.46 ns, 保证了相机的高质量成像, 满足航天应用需要。

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。

根据某型号空间遥感相机的技术指标要求, 对成像单元进行了详细的设计与分析。首先, 给出了一种小体积、轻质量、高稳定性成像单元的结构形式; 其次, 针对遥感相机电子学设备在轨工作的复杂工况, 提出了成像单元防护性设计方法, 对大功耗元器件设计了主动热控措施; 最后用有限元法对成像单元进行了详细分析, 分析结果表明, 成像单元一阶模态为184 Hz, 远大于遥感相机基频106 Hz, 具有较好的动态性能; 成像单元在自重、±25 ℃工况条件下, 力学及热稳定性较高。对成像单元进行了力学和热光学试验, 力学试验结果表明成像单元的一阶频率为185 Hz, 与理论分析结果一致性较好, 热光学试验结果表明: 成像单元对整机热光学性能影响很小, 各项指标均满足设计要求。

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.

为了提高推扫式航天遥感相机的动态范围, 对TDI-CCD(Time Delay Integration-Charge Coupled Device)的全色谱段和多光谱谱段积分级数的特殊设置方法、相应图像的插值与融合方法进行研究。首先, 介绍了常见的TDI-CCD的像元尺寸和谱段构成等参数, 以及现有高分辨率多谱段融合图像的获取方法, 分析了常规的积分级数设置规律。接着, 提出在提高全色谱段的积分级数, 降低多光谱谱段积分级数的情形下, 分别获取各个谱段的灰度数据, 为提高相机的动态范围提供原始数据。最后, 针对性地提出了图像的融合、插值算法, 可以得到高动态范围、高分辨率的全色图像。实验和计算结果表明: 该方法能够有效提高相机的动态范围, 当P谱段积分级数提高2倍, 全色谱段降低为原来的1/4时, 最终获取的融合图像动态范围可以提高1806 dB。基本满足应用单排TDI CCD提高推扫式航天遥感相机动态范围的要求。