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。     

空间光学遥感器真空热试验工装模块化设计

针对空间光学遥感器在空间环境地面模拟试验中舱板温度分布不均的问题,运用模块化思想对某型号空间光学遥感器工装的舱板结构开展了优化设计。将舱板按照温度分布进行分块,提出模块化拼装和模块化热控2种设计方案,模块化拼装是对舱板及其表面加热片进行独立分块划分,模块化热控则是将舱板视为整体,仅对其表面的加热片进行分块设计。结果表明:模块化热控的舱板平均温度偏差为0.205 K,低于未模块化设计的0.87 K和模块化拼装的0.30 K,提高了舱板的温度均匀性。同时,模块化拼装改善了舱板温度分布,使得符合热控要求的测点比例由34.8%提高到96.7%,但独立划分的模块之间仍存在一定温差;模块化热控则消除了模块间的温差,将符合热控要求的测点比例进一步提高到100%,完全满足热控要求。      

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。     

CCD光学遥感器参数选择研究

介绍了由衍射受限非相干成像系统的衍射分辨率引出的截止频率及混叠的概念. 为了对采样成像系统获得的图像质量进行量化, 使用图像质量因子(λF/P)表示探测器对光学系统线扩散函数采样的程度. 进一步分析了光学遥感器参数选择与信噪比的关系. 选择实际的焦距9 m, F 数为18 的空间光学系统, 利用ZEMAX 软件的像模拟功能, 对选择8.75 μm 和13 μm 像元尺寸的CCD 所获得的图像进行了模拟仿真. 仿真获得的结果验证了图像质量因子和信噪比对图像分辨率的影响.     

空间光学遥感器的主镜展开机构

采用分块可展开成像系统是空间光学遥感器实现大口径甚高分辨率的有效途径,主镜展开机构是分块可展开成像系统的关键部分之一。对空间光学遥感器主镜展开机构进行了大致分类,分析了几种典型主镜展开机构的组成、工作原理和特点。从结构形式、驱动方式、展开/锁定机构和理论研究等方面阐述了主镜展开机构的发展趋势,分析了中国发展主镜展开机构的主要技术难点,提出了这些技术难点的解决思路。     

空间遥感器中心筒式主支撑结构设计与仿真

针对某高分辨型光学成像载荷,从光学系统指标和结构稳定性要求出发,设计了一种具有加强结构的中心筒式主支撑结构。在空间遥感器的结构形式和光学系统指标要求的基础上,确定了给出了中心筒式主支撑结构的构型方案和材料。根据临界应力理论,计算并分析了结构的失稳强度。通过尺寸优化,保证了结构的基频和位置精度最优的同时相机得以大幅度减重。分析了中心筒式主支撑结构的静力学和动力学特性。有限元分析结果表明,结构满足光学系统公差,且具有足够的动刚度以对振动载荷抵抗性良好。     

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。     

“空间光学遥感载荷与信息处理技术”2013年学术交流会议征文通知

为了推动我国空间高分辨率光学遥感载荷的持续发展,促进空间光学遥感领域学科发展及专家交流,拟定于2013年11月中旬在云南省昆明市召开"空间光学遥感载荷与信息处理技术"2013年学术交流会议。该会议将邀请国内外空间光学遥感载荷领域相关专家到会作特邀报告,欢迎广大科研人员、学生认真撰写论文,积极参加此次学术交流活动。此次会议的主办单位有中国宇航学会空间遥感专业委员会、中国遥感应用协会光学遥感专业委员会、中国光学学会空间光学专业委员会(筹)、中国空间技术研究院科技委有效载荷专业组,由北京空间机电研究所承办,昆明物理研究所协办。     

空间交会对接CCD光学成像敏感器光学特性

以辐射度量为标准,建立了CCD像机探测合作目标光功率模型以及功率方程,得到了所需合作目标光功率与CCD像机参数的制约关系,分析了CCD像机探测到光点所占像元数与传输距离之间的关系。用超焦距方法解决了CCD像机对有限远距离范围内工作时的成像清晰度问题,采用了像方远心光路设计解决了系统测量精度问题。研究了太阳光进入CCD像机视场和照射对接口反射后对CCD像机产生的影响。     

超大型光学遥感装调测试厂房奠基

近日,中国空间技术研究院508所超大型光学遥感装调测试厂房奠基仪式在北京唐家岭科研区举行。该厂房建成后将大幅提高我国空间光学遥感器的研制能力,使该所实现超大口径空间光学设计、制造等流程的一体化,使光学遥感器研制与卫星研制流程有机组织在一起。     

六自由度Stewart平台动力学模型的特性分析

根据六自由度Stewart平台的动力学模型,利用矩阵分析的方法详细分析和证明了动力学模型的一些物理特性:动力学模型系数矩阵的有界性,矩阵函数的斜对称性以及动力学模型的线性参数化. 这些工作为基于六自由度Stewart平台动力学模型的非线性控制器设计、系统稳定性的证明以及系统物理参数的辨识奠定了理论基础.      

一种空间燃料电池电源系统设计与实现

面向空间应用,依据某航天器任务期间的功耗需求,采用燃料电池和蓄电池的架构,对1 kW燃料电池电源系统的设计与实现进行研究。构建了1 kW燃料电池电源系统仿真模型,对系统设计原理进行了仿真验证,并研制了1 kW燃料电池电源系统样机,对系统典型的负载阶跃工况进行了试验测试。试验测试结果表明,1 kW燃料电池电源系统在半载阶跃变化时,母线电压波动小于5 V,调节时间小于25μs;整个运行过程系统工作正常稳定,能够满足航天器空间应用需求。     

基于传感器的6-DOF并联机构运动学正解

6-DOF (Degrees of Freedom)并联机构的位姿正解问题复杂而且多解.讨论了处理正解问题的各种不同方法,其中数值迭代法和使用附加传感器的两种方法可以直接找到正解.重点研究了使用附加传感器获取并联机构正解的方法及传感器的类型,并对采用直线位移传感器和旋转传感器及其配置方法进行了比较,不同的配置会影响到正解的计算精度与计算过程.讨论了采用直线位移传感器与旋转传感器联合求解时合理的传感器数量及相应的配置,并针对一种相对通用的配置方法,推导了获得位姿正解的计算过程. 根据计算分析,采用4个旋转传感器或者3个直线传感器,经过适当的配置,可以获得并联机构的正解.     

航天遥感器用泵驱两相流体回路热真空试验研究

针对航天遥感器核心组件的高精度与高稳定度的控温需求,设计并搭建了一套泵驱两相流体回路(MPTL)试验装置,该装置使用了一套具有被动冷却能力的两相控温型储液器。为验证MPTL系统在高真空、极低温与变化外热流条件下的工作能力,在真空罐内对MPTL系统在不同工况点下的散热与控温能力进行了测试,并通过温度和压力等数据研究了主回路的运行特性、储液器内热力学变化特性及两者之间的传热传质过程。结果表明：MPTL系统的控温点可通过储液器进行快速调整,蒸发器温度的变化受外热流与热源开关影响较小;进入毛细管中的过冷液与储液器中的液相形成的温差保证了储液器冷量的供应;主回路发生相态转变时,储液器与主回路工质交换特性引起了系统压力降脉动。     

空间遥感器用环路热管瞬态数值模拟与在轨验证

为满足空间遥感器环路热管（LHP）在轨应用需求,建立了高分九号卫星电荷耦合器件（CCD）用LHP瞬态数值模型。模型采用了节点-网络法和流动与传热关系式耦合的方法,考虑了蒸发器与储液器之间的传热传质过程。通过仿真与在轨数据的对比,发现LHP内部组件温度偏差为0.2~0.4℃,冷凝器测点温度偏差为0.5~2.0℃;预热器通过干度的变化调节了冷凝器外热流和热源工作模式的影响;热源的工作模式对蒸发器向储液器漏热、回路流阻及两相段长度均有影响。所提模型可用于不同轨道外热流及热源工作模式下,研究LHP内部各参数的变化规律,预测LHP系统的瞬态工作特性,并指导后续产品的设计与研发。      

Towards a high spatial resolution limit for pixel-based interpretations of optical remote sensing data

The divergence of horizontal radiation in vegetation canopies is generally considered to be of negligible consequence in algorithms designed for the physically-based interpretation of space borne observations. However, non-zero horizontal radiation balances are likely to occur if the internal variability of a vegetation target and the typical distances that photons may travel horizontally within such three-dimensional (3-D) media extend to spatial scales that are similar to or larger than those of the nominal footprint of the measuring sensor. Detailed radiative transfer simulations in 3-D coniferous forest environments are presented to document the typical distances that photons may travel in such media, and to quantify the impact that the resulting net horizontal fluxes may have with respect to the local and domain-averaged canopy reflectance. Based on these simulations it is possible to identify a fine spatial resolution limit beyond which pixel-based interpretations of remote sensing data over tall forested areas should be avoided because the horizontal radiation transport at the surface may contribute to 10% or more of the measured reflectance signature of the target pixel.     

高精度球面洛伦兹力磁轴承设计与分析

针对柱面洛伦兹力磁轴承(LFMB)偏角有限导致磁悬浮控制敏感陀螺(MSCSG)力矩输出持续时间短和气隙磁密均匀度低影响控制敏感精度的突出问题, 提出了一种高精度球面LFMB设计与分析方法。所设计的LFMB转子球面导磁套和定子球面绕组均与双球面陀螺转子同球心, 气隙呈球壳状, 保证转子偏转时定子绕组两侧气隙宽度不变, 相较于柱面LFMB, 转子可偏转角度由±0.6°扩大到±2°。利用等效磁路法推导了柱面与球面LFMB气隙磁密的数学解析模型, 并基于ANSYS命令流构建了柱面与球面LFMB的有限元仿真模型。仿真结果表明:在转子可偏转范围内, 沿偏转中心线, 球面LFMB最大磁密较柱面下降了34.1%;当转子不偏转时, 球面LFMB绕组截面内的磁密均匀度较柱面提高了11.6%;当转子偏转时, 球面LFMB绕组截面内的磁密均匀度较柱面提高了17.7%。所提方法为磁悬浮控制敏感陀螺控制与敏感性能的提升奠定了基础。      

基于Lagrange方程三自由度并联机构动力学研究

针对一种三自由度的并联机构采用Lagrange方程建立了动力学方程,得出了机构驱动力显式解.用计算机程序模拟了动平台做圆周运动时驱动力的变化情况以及机构简化所产生驱动力误差的大小,给出了可以对机构进行简化的条件.分析了机构的结构参数与驱动力的关系,为这种机构动力学特性的深入分析和结构优化设计提供了参考.      

高精度光纤陀螺捷联系统设计

以高精度光纤陀螺捷联系统为研究对象,提出了基于仿真的系统总体设计方法,分析了高精度光纤陀螺捷联系统设计中的关键技术,重点对轨迹发生器的设计、卡尔曼滤波器中状态变量的确定原则、滤波器中外部辅助信息的利用,以及卡尔曼滤波器在初始对准中的应用进行了研究,并选取不同状态变量、不同的组合导航工作时间、单位置和双位置对准等几种情况的仿真进行了对比分析,仿真结果表明:卡尔曼滤波器是系统总体设计的主题,它与载体的机动特性、组合导航工作模式、器件精度等是密不可分的.