空间光学遥感器质量分配设计

为了使光学元件的动态响应变得尽可能小并满足质量指标,需要对空间光学遥感器的质量进行分配。通过建立空间光学遥感器的全阻尼动态分析模型,得到了光学元件动态响应的表达式。根据该表达式讨论了不同动力学系统的动态放大特点。然后从实际工程条件出发,通过MATLAB编程进行了数值分析,讨论了使光学元件响应尽量小的质量分配条件。结果表明,当阻尼比均为0.03、频率比β为1.3、质量比为0.51时,光学元件的动态响应接近最小值。本文依据理论公式提出的这种方法可通过图形判读结果,因此具有结果可靠、简单便捷等特点。     

空间光学遥感器故障诊断技术

介绍了空间光学遥感器故障诊断系统结构和设计思想,列举了几种常见的空间光学遥感器故障诊断技术,比较了各自的优缺点,在此基础上提出了一种新的混合故障诊断技术,并对空间光学遥感器故障诊断技术进行了展望.     

空间遥感器动态特性研究

为了提高空间遥感器的结构设计性能,采用有限元法对空间遥感器进行模态分析、频率响应分析等动力学特性研究,并对空间遥感器的结构进行了改进.分析计算表明空间遥感器的自然频率在改进后明显提高,改进后一阶模态达到100Hz以上,保证了空间遥感器在外界动态载荷低频振动作用下的动力学响应.     

空间光学遥感器的热控制技术

空间光学遥感器的热控制技术是控制空间光学遥感器内部及外部热环境交换过程,使其热平衡温度处于要求范围内的技术,热控制设计的好坏直接影响到空间光学遥感器的光学分辨率。本文介绍了空间光学遥感器的热控制特点、热控制过程、热控制技术分类及其热控制技术的发展趋势。同时以一个具体的例子,介绍了此技术的应用。     

基于低空遥感系统的星载光学遥感器成像仿真

在星载光学遥感器设计过程中,利用计算机仿真技术模拟遥感器成像过程能够评估遥感系统设计可行性,并预测遥感器成像能力。针对高分辨率星载光学遥感器成像特点,提出一种基于低空遥感系统的成像仿真方法。以低空宽视场和多光谱图像数据为基础,利用图像分类、分类拟合等方法生成低空多光谱宽视场仿真图像,采用经验线性法进行反射率反演,结合星载光学遥感器空间分辨率、MTF、光谱响应等特性以及大气辐射传输理论得到遥感器入瞳处辐亮度仿真图像。将QuickBird卫星作为仿真对象,开展成像仿真实验,并评价仿真精度。实验结果表明仿真图像与卫星图像保持较高相似程度。     

大口径空间光学反射镜面形动力学响应分析

反射镜的面形精度是保证空间望远镜成像质量的关键因素，随着空间遥感器口径的增大以及光机结构的轻量化使得反射镜结构刚度越来越低，从而使得反射镜的面形非常容易受到环境微振动的影响。然而，遥感器在轨工作状态下，星上具有多种振动源，如步进电机、动量轮、机械制冷机等。为了研究扰动源对反射镜面形动态误差的影响，提出了一种基于模态叠加和泽尼克多项式拟合的面形动力学响应分析方法。对于每一阶模态，其光学表面的振型均可以表示为一组泽尼克多项式的线性组合，并得到一组泽尼克系数。然后，通过模态叠加法可以求出反射镜表面整体的动态面形误差，该误差是由泽尼克系数所表示。由于每一项泽尼克系数对应明确的物理像差含义，所以通过该方法可以方便地分析微振动引起的光学面形响应以及系统像差。     

航天光学遥感器对红外探测器的需求分析

系统论述了航天光学遥感技术的定义、红外遥感区别于可见光遥感的技术优势以及国内外红外遥感器的发展现状。全面分析了未来红外遥感器在资源、海洋、环境、空间红外观测、红外侦察和导弹预警等军民应用领域的具体需求以及超光谱、静止轨道等特殊红外遥感器的潜在需求。在此基础上,通过分析各类遥感器的技术指标和国外的技术差距,战略性地提出了未来军民用各个遥感领域红外光学遥感器发展对核心器件——红外探测器需求和发展建议。     

空间光学反射镜轻量化技术现状分析

随着空间光学遥感器分辨率的提高,反射式空间光学主镜口径不断增大,对反射镜进行轻量化设计已经成为空间大口径反射镜的关键技术.分别从材料选择、结构形式、制造工艺等方面对国内外空间光学反射镜的轻量化技术进行了系统的评述,分析了空间轻质反射镜技术的现状和发展趋势,并对今后的研究工作提出了建议.     

二元光学元件在光学信息处理中的应用

二元光学元件是增加波面变换功能的平面结构元件,并且具有体积小、设计自由度大、一体、容易集成等特点,因此有可能与其他器件组合在一起使用.譬如,正在研究的有在信息的高密度并行性方面的应用和在空间连接光路和电路等的多并行使用.本文介绍二元光学元件的制作及其在大孔径液晶光束偏转器阵列光源上的应用.     

航天光学遥感器发展规划与咨询研讨会召开

6月10日，北京空间机电研究所航天光学遥感器发展规划与咨询研讨会召开，张履谦、王希季等11位院士共同研讨和策划了我国光学遥感以及北京空间机电研究所光学遥感专业的发展，院长助理李明博士，北京空间机电研究所所领导和有关专家、技术人员参加了此次研讨会。     

航天光学遥感器用XM-23密封剂的微应力使用工艺研究

对航天用XM-23密封剂进行了仔细研究。重点考虑了其作为阻尼剂在航天光学遥感器反射镜组件中的应用情况,分析了其各组分构成及功能,合理选择了各组分质量配比,优化了和胶过程中各组分的添加顺序,形成了常温常压初固化、常温常压基本固化、真空高温后固化的固化工艺。最终得出了一种比较理想的可用于空间反射镜组件结构微应力密封的使用工艺路线。试验数据表明,该使用工艺路线时间短,内应力小,各组分配比合理,达到了空间项目中对密封剂微应力的使用要求,因而可以广泛应用于空间结构。     

空间遥感器反射镜组件结构设计方法

针对空间遥感器反射镜组件的结构复杂性和高性能需求,对空间遥感器反射镜组件的设计方法进行了研究。提出了一种经验设计、拓扑优化与尺寸参数优化相结合的设计方法,该方法可使设计结果快速收敛,获得最优化的设计结构。采用该方法完成了某空间遥感器反射镜组件的结构设计,通过有限元分析的手段得到了表征反射镜成像质量的RMS值,同时对整个反射镜组件进行了动力学分析计算,最后利用环境试验对有限元分析结果的正确性和设计的合理性进行了验证。结果表明:在重力载荷、温度载荷、镜面加工残差和装配误差的综合影响下,反射镜组件面形误差RMS值满足使用要求;整个结构有一个好的动态刚度和合理的模态分布,反射镜组件动态性能优良,满足使用要求。针对反射镜组件的设计,该设计方法是一种有效的、可靠的设计方法。     

空间光学遥感器振动夹具的设计与研究

力学振动试验是验证空间光学遥感器动力学特性的重要手段,而振动试验所需要的夹具在光学遥感器的振动试验中起着重要的作用,决定着振动试验的效果。本文运用振动理论分析了夹具对试验准确性的影响,并简要阐述了夹具设计的基本原则;针对空间光学遥感器,从材料选择、加工制造方法及结构形式等方面对夹具进行了设计,先后选择了两种结构方案形式;运用NASTRAN软件对两种方案的夹具的有限元模型进行了模态分析,最终选择了夹具方案二的结构形式,其一阶频率为451Hz;通过力学试验对夹具进行了鉴定,获得了夹具的正弦特征扫描曲线,试验得到夹具的一阶固有频率为398.7Hz,满足相机力学试验对夹具的要求。最后,对工程分析和试验的误差来源进行了分析,并提出了夹具设计时应该注意的一些问题。     

空间遥感器非球面光学系统补偿器调整装置设计

根据空间遥感器非球面镜检测及光学系统装校对补偿器的调整要求,设计了一种V型支撑调整装置。阐述了该装置的组成、自由度调整功能以及部分设计原则。分析结果表明,该装置状态稳定,调整精度高,位移调整精度为1.39μm/deg,俯仰调整精度为0.0073～0.0232μrad/deg。用该装置对某离轴三反相机的光学元件和光学系统进行了检测和装调,取得了良好的效果。     

长焦距空间遥感器支撑结构设计研究

为了提高分辨力,空间遥感器采用长焦距和较大的光学孔径是必然的选择。但随着焦距增大,给遥感器支撑结构设计带来了困难。必须通过合理的支撑结构设计,才能保证其光学系统在发射的动力学过程中、空间工作环境下和一定热环境下具有较高的尺寸稳定性。本文对采用卡式光学系统的长焦距空间遥感器主要支撑结构进行了研究。工程分析表明,遥感器的支撑结构很好地保证了空间遥感器的工作稳定性,而其支撑件自身在一定的动态环境下不会破坏。     

轻型空间遥感器光机系统研究

TMA空间光学系统可以同时实现大视场和轻型化,在目前空间光学遥感器中得到了广泛的应用。本文对焦距1m、视场8.5°的空间遥感器光机系统进行了研究,对遥感器具体结构进行了细致的探讨,利用有限元分析技术对空间遥感器整机结构进行了工程分析。结果表明,采用单点挠性支撑的各反射镜支撑系统、采用环氧/碳纤复合材料的桁架主支撑结构可以很好地保证反射镜在静力学、热环境下镜面具有较高的面形精度和位置精度,而其支撑自身在动力学环境中不会破坏。这种光学遥感器非常适合在重量要求较严格的大视场空间成像小卫星中使用。     

Reflective Side-Polished Optical Fiber Submersion Sensor Using an Optical Fiber Mirror for Remote Sensing

A reflection-type side-polished optical fiber submersion sensor (RSS) with an optical fiber mirror for remote sensing is proposed. When compared with a conventional transmission-type side-polished optical fiber submersion sensor (TSS), the RSS with an optical fiber mirror provides an improved response, and allows efficient remote submersion sensing. In experiments, the RSS with an optical fiber mirror detected submersion with 1 dB increased throughput power gain when compared with a conventional TSS, and provided efficient remote sensing at a distance of 1 km based on the resonance wavelength shift and transmission power gain     

空间光学遥感器太阳光照分析计算方法的研究

本文针对空间光学遥感器的太阳光照分析问题,综合考虑现有的研究技术和基础,介绍并比较了3种常用方法的优缺点,并根据空间遥感器镜面反射与漫反射情形并存的情况,提出了一种新的计算思路,即揉合了辐射度法和光线跟踪法的光照图法.根据这个思路在VC中建立仿真计算软件,并以FY-4大气垂直探测仪模型为例,定量计算了其光机结构主要部件的太阳光照仿真数据.     

紧凑型多光谱空间光学遥感器焦平面的设计与拼接

为实现高分辨率、多光谱、宽覆盖的遥感测量,对空间光学遥感器由3片TDI CCD组成的焦面组件进行了设计,并提出了一种新的拼接方法。根据空间光学遥感器采用的多光谱TDI CCD外形尺寸较大、几乎占满整个结构设计空间的特点,对其焦平面进行了紧凑型的机械交错拼接设计;根据紧凑型多光谱焦平面的特点,结合图像处理技术进行了拼接,对由CCD拼接仪产生的图像进行了放大和处理,以尽量消除因人眼视觉误差对拼接精度产生的影响,提高拼接精度;最后进行了拼接验证。结果表明,该方法拼接出的焦面各片CCD之间的搭接误差〈3μm,两排CCD的平行度误差〈3μm,共面性误差〈5μm,满足空间光学遥感器的成像要求。