国外卫星光学遥感器前沿技术发展探析

正卫星遥感利用卫星平台搭载光学、雷达、红外等遥感器,获取地球陆地、海洋和大气的特征信息,形成图像以及反映物质成分的光谱信息等遥感产品。国外正在大力发展天基薄膜衍射成像、空间分块可展开光学成像、天基光学合成孔径成像、天基超光谱成像等新型卫星遥感技术,实现在空间、时间、光谱等不同维度的高分辨率光学探测。     

航天光学遥感器仿真系统原理方案初步设计

介绍了航天光学遥感器仿真系统技术研究目的和意义。根据初步的研究结果，探讨了航天光学遥感器系统仿真技术方案、主要研究内容、技术途径等。重点研究了目标与背景、空间环境条件（温度场、真空、重力场和辐照）、卫星平台等对遥感器成像质量的影响和仿真内容，研究了用地面试验进行验证的方法，提出了建立系统仿真的结构体系等。     

空间光学遥感器主镜背部形状的选择

本文阐述了空间光学遥感器中主镜轻量化的必要性．对双凹、平背、单拱和双拱4种形状主镜在重力载荷下的变形进行了分析计算，得出了背部3点支撑方式下双凹主镜最优的结论，并进一步研究了3点支撑的双凹主镜面形变化RMS值随规一化支撑半径r／R的变化规律．     

空间光学遥感器主镜展开机构锁紧刚度分析

采用等效弹簧模型对空间光学遥感器主镜的旁瓣子镜与中央子镜的锁紧刚度进行简化处理，分别分析了“旁瓣子镜与中央子镜之间锁紧力”和“旁瓣子镜与中央子镜之间定位装置的定位球直径”对空间光学遥感器主镜结构固有频率的影响。分析结果表明，旁瓣子镜与中央子镜通过运动支承定位并由锁紧装置锁紧后，结构1阶固有频率由整体式结构的33．592赫兹下降为十几赫兹，下降幅度约50％。增大锁紧力和定位球直径都可以提高主镜结构的固有频率，但是增大定位球直径对固有频率的提高比增大锁紧力对固有频率的提高要明显得多。     

空间光学遥感器主镜展开机构重复定位精度分析

提出了基于赫兹接触理论的空间光学遥感器主镜展开机构重复定位精度分析方法，利用该方法分别对Boyes支承和Kelvin支承在两种典型布置方式下进行重复定位误差分析。分析结果表明：Boyes支承的重复定位误差受锁紧力不一致性的影响比Kelvin支承要小；增大定位球直径可以减小因锁紧力不一致性而引起的重复定位误差（绝对值），并且减小的趋势逐渐变缓；在对接面内与旁瓣转轴方向相垂直的方向上，重复定位误差对锁紧力位置误差最为敏感。     

空间遥感器热光学分析的研究与应用

论述空间遥感器热光学分析与应用现状及其发展趋势;分析当前遥感器热光学分析的意义,认为这是提高长寿命遥感器可靠性的一种重要手段;针对某长寿命遥感相机,提出进行热光学分析研究的总体方案、具体实施途径、技术关键和解决方法。     

大口径反射镜结构参数优化设计

空间光学遥感器分辨率要求的不断提高使其主镜口径也在不断增大,从而对主镜进行轻量化设计就成为空间大口径反射镜工程的关键技术.该文介绍了一种对反射镜轻量化结构进行优化设计的方法,利用MSC.Patran软件建立了蜂窝夹芯反射镜的参数化模型;对反射镜的各结构参数进行了灵敏性分析,得到了各参数对反射镜面形精度的影响曲线;根据反射镜的加工工艺,合理地确定结构参数的变化范围,利用正交分解法进行参数优化.     

基于交会对接CCD光学成像敏感器的双目测量算法

在空间交会对接近距离逼近阶段,CCD光学成像敏感器作为相对导航信息获取的主要测量敏感器,其测量性能直接关系到空间交会对接能否成功.针对适用于空间交会对接过程中CCD光学成像敏感器的双目测量算法展开研究,推导了基于主像机坐标系的双目测量算法计算公式,并重点对其抗干扰能力进行研究,最后对该双目测量算法进行了仿真分析并给出了仿真结果.     

基于光子集成回路的干涉成像技术

分块式平面侦察成像系统(Segmented Planar Imaging Detector for Electro-optical Reconnaissance, SPIDER)是基于光子集成回路的干涉成像系统,是提高遥感成像分辨率,降低系统加工难度,减少系统体积、质量、功耗的有效手段之一。首先报告了SPIDER研究现状;并对其基本原理与组成进行了研究;建立了基于部分相干光理论的成像模型;研究了基于平衡正交检测的干涉条纹检测方法;分析了成像系统指标体系;最后对SPIDER成像能力进行了仿真验证。结果表明,SPIDER成像系统具有良好的成像效果,在遥感侦察、空间态势感知等领域具有良好应用潜力。     

北京空间机电研究所

正北京空间机电研究所成立于1958年,隶属于中国航天科技集团公司中国空间技术研究院,是中国最早从事空间技术研究的单位之一。研究所于1967年11月开始从事空间光学遥感技术的研究,是我国最早从事空间光学遥感器研制的单位。截至目前,研究所先后为我国各类遥感卫星提供了上百台(套)空间光学遥感器,超过我国所有在轨业务运行空间光学遥感器的80%,成功率100%,性能均达     

空间用反应烧结碳化硅反射镜坯体制备技术研究

采用凝胶注模(gel-casting)成型工艺并结合一种先进的消失模技术,制备了具有各种不同轻量化结构形式的碳化硅(SiC)陶瓷素坯,目前制备的背部半封闭素坯最大尺寸为1080mm×820 mm;素坯经过脱模、干燥、脱脂和反应烧结等,可得到空间用SiC反射镜坯体.对反应烧结碳化硅(RB-SiC)反射镜坯体的表面进行了光学加工,并且测试了其各项性能.结果表明,所制备的RB-SiC陶瓷内部结构均匀致密;力学性能和热学性能优异,弹性模量、抗弯强度、断裂韧性和热膨胀系数分别达到了330 GPa,340 MPa,4.0 MPa.m1/2和2.6×10-6K-1;镜体经抛光后的表面粗糙度RMS值优于3 nm,可作为空间用反射镜的候选材料.     

航天遥感仪器的反射镜轻量化的研究

反射镜轻量化是航天遥感仪器轻型化的重要技术途径之一。阐述了反射镜轻量化的意义,反射镜材料的选择,玻璃反射镜轻量化的结构型式和设计要求、设计方案和计算以及温度试验结果。     

太阳紫外辐射对星上光学膜层的影响

光学遥感足当前卫星遥感的重要手段,而卫星温控和能源系统也广泛采用光学膜层,它们在空间环境条件下的性能对卫星应用任务的完成,乃至卫星寿命、安全将起着非常重要的作用.本文给出了太阳紫外辐射对星上光学膜层影响的主要机制,分析了这一影响的主要规律和原子氧剥蚀、高能粒子和静电场的作用,综述了太阳紫外辐射对星上光学系统表面膜层影响的测量结果,最后提出了星上光学膜层污染防护中行应重点关注的几个方面.     

考虑摩擦的周边桁架式可展天线展开动力学分析

结合一种周边桁架式可展天线的模型制作,介绍了该类天线的总体布局、展开收纳机理和设计要点; 然后提出了切实有效的数学算法,有效地构造了约束方程及其Jacobi矩阵,实时地模拟了结构收纳过程的约束条件,采用广义逆矩阵的方法分析了周边可展桁架运动过程;研究了摩擦这一非线性因素在其展开过程中的作用机理,建立其展开动力学模型,实现了考虑摩擦的周边桁架式可展天线结构展开动力学分析．编制了仿真程序进行算例分析,验证了分析方法的有效性．     

空间光学遥感器高精度6-DOF并联平台设计与实现

高精度六自由度并联平台可精密调整次镜位姿,实现空间光学遥感器地面光学装调及光学像差在轨主动校正。为解决研制高精度并联平台的多指标多约束结构优化设计及高分辨力驱动支链设计2个难点,建立了六自由度并联机构逆解数学模型及ADAMS参数化模型,确定了结构优化目标函数,结合支链长度、铰链转角等约束进行了结构优化设计,得到并联机构结构参数及驱动支链分辨力需达到60 nm的需求。基于此需求,设计了基于“无刷直流电机+滚珠丝杠+光栅尺”的驱动支链,采用PI控制律实现高精度消静差闭环伺服控制,使驱动支链分辨力达50 nm。对并联平台精度进行光学测试,结果表明,平台带载平移分辨力为0.2 μm,转角分辨力为1″,满足指标要求。该平台已成功应用于空间相机的地面光学装调及像差主动校正实验,为在轨应用奠定了理论与实践基础。      

带摆镜的制冷型中波红外像方扫描光学系统设计

基本形式的像方扫描光学系统依然需要复杂的二维回转机构带动成像镜组做二维扫描,所以二维回转机构需要承担较大载荷。分析了基本形式的像方扫描光学系统形式,并在基本形式基础上加入摆镜,只通过二维摆镜的旋转达到扫描像面的目的,大大减小二维回转机构载荷,提高扫描速度,简化了系统结构,减小了系统体积。加入摆镜后的光学系统除具有基本形式像方扫描光学系统的性质外,还有了新的限制条件,对带摆镜的像方扫描光学系统进行了分析,提出了设计条件及设计方法,并设计出具有较大视场的像方扫描光学系统。     

月球探测器软着陆机构发展综述

综述了月球探测器软着陆机构的发展概况;分析了国际上月球探测器软着陆机构的结构组成、工作原理及特点。对不同展开机构和缓冲器特点进行了分析,预测了月球探测器软着陆机构的发展趋势。     

五面体可展桁架单元展开特性分析

为满足大型空间桁架结构太空在轨装配的需要，根据五面体可展桁架单元可以组合成多种类桁架结构的特点，设计了一种五面体可展桁架单元，发射到太空后用于桁架结构的组装。为分析五面体可展桁架单元的运动特性，利用螺旋理论对该五面体可展桁架单元进行了自由度分析；采用了D-H坐标变换方法对该五面体可展桁架单元进行了运动学分析，并推导了展开过程的运动学方程；采用拉格朗日法对五面体可展桁架单元进行了动力学分析，给出了展开过程的动力学方程。分析结果表明，该五面体可展桁架单元展开过程中自由度为1；推导的运动学公式曲线结果与Adams仿真软件的仿真结果高度吻合，能很好地描述该结构的展开运动过程；增大扭簧的刚度对展开的运动参数变化趋势没有明显影响；节点的加速度不仅与扭簧的驱动力有关，还和节点位置和速度有关。在展开后期，节点位置和节点速度对节点加速度的影响比较明显。