多光谱相机高稳定性光机结构设计技术

文章针对测绘应用对多光谱相机设计的技术要求,从影响相机内方位元素和在轨成像品质因素出发,结合三反离轴相机的特点,重点分析多光谱相机高稳定性设计（力学和热）。多光谱相机主体反射镜通过选取零膨胀的微晶玻璃和殷钢材料,降低了反射镜的热敏感性,反射镜组件通过采用四点球铰无应力支撑技术实现了反射镜的静定支撑、消除掉了反射镜装配应力,保证了反射镜面型的稳定性。相机主体结构与卫星的连接采用柔性卸载结构设计,卸载了卫星结构由于热变形而导致的相机结构变化,保证了相机主体结构的在轨性能稳定性。通过对整个相机进行有限元分析和环境试验,有效地验证了设计的正确性,多光谱相机主体具有较好的结构稳定性。     

科技成果

中国研制的委内瑞拉遥感卫星-1传回首批图像 据中国航天网2012年10月11日报道,在2周前成功发射的委内瑞拉遥感卫星一1于10月1日首次实传,获取了第1幅清晰、层次丰富的图像。卫星上搭载的两台全色多光谱相机和两台宽覆盖相机,均由北京空间机电研究所负责研制。全色多光谱相机在成像谱段数量、覆盖宽度、动态范围、轻小型化等指标方面,超过了国内外同类型的遥感相机,居于国际先进水平;宽覆盖相机利用成熟技术,采取“一步正样”模式,仅用1年多就完成研制。这颗卫星陆续传回的图片,将应用于委内瑞拉国土资源调查评价、动态监测与管理、资源利用、环境灾害监测与城市建设等业务领域。     

资源一号卫星的红外相机和CCD相机

于1999年10月14日首次发射并成功入轨的、中国和巴西联合研制的资源一号卫星携带了3台遥感器:中国研制的可见光一红外线多光谱扫描仪(简称“红外相机”)和 CCD(电荷耦合器件)相机及巴西研制的宽视场成像仪。本文简要介绍红外相机和 CCD 相机的具体组成和主要性能。     

“高分二号”卫星轻小型高分辨率相机技术

"高分二号"卫星搭载的轻小型高分辨率相机首次采用了相机系统采样频率与光学截止频率之比接近1的三反同轴光学系统设计,相对孔径达到1/15,光机主体质量和体积约为传统方案的三分之一。解决了大口径超长焦距光学系统水平重力卸载装校、海量数据处理、结构和热应力稳定性、微振动抑制等一系列高分辨率相机研制难题。通过在轨测试,相机功能、性能全面满足研制要求,关键项目性能优于指标要求,内方位元素保持高精度稳定。文章论述的相机的设计、制造、装调等相关技术,可以为后续同类相机的研制提供参考。     

基于五光谱TDICCD的模拟信号发生器设计

首先介绍了延迟积分电荷耦合器件（TDICCD）的基本原理,并根据某高分辨率多光谱航天相机定制的一款五光谱TDICCD的输出特性,设计了一种基于五光谱TDICCD的模拟信号发生器,给出了该模拟信号发生器的系统组成,包括图像处理电路、数模转换电路和模拟信号滤波电路。最后通过测试验证了该系统的信号波形、信号噪声和输出图像都满足设计要求,其输出的16通道模拟五光谱TDICCD信号频率可以达到20MHz,噪声控制在10mV以内,具有高精度、多通道和低噪声等特点。目前该模拟信号发生器已成功应用到新一代高分辨率多光谱TDICCD相机成像电路系统的研制中。     

“高分一号”遥感相机填补国内高分辨对地观测空白

2013年4月26日12时13分,中国在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了"高分一号"卫星。"高分一号"卫星是高分辨率对地观测系统的首发星,也是我国第1颗设计、考核寿命要求大于5年的低轨遥感卫星。"高分一号"卫星装载2台全色多光谱高分辨率相机和4台宽覆盖多光谱相机,均由北京空间机电研究所负责研制。     

星载超光谱大气主要温室气体监测仪载荷

"高分五号"卫星是中国高分重大专项中第一颗高光谱分辨率卫星,共搭载有六台有效载荷,其中大气主要温室气体监测仪是实现CO_2、CH_4等温室气体探测的超光谱专用载荷。该载荷采用新型空间外差光谱技术原理,具有无运动部件分光、超光谱、光通量大等技术特色,是国际上首次实现基于该技术体制研制的温室气体载荷,且完全依托中国现有基础进行自主研制。文章主要介绍了大气主要温室气体监测仪探测原理及方案、在轨工作模式设计,研制过程中突破的一体化干涉仪胶合、星上定标、海洋耀斑观测等多项关键技术。阐述了载荷地面定标及性能验证等工作,对定标及测试数据进行了分析,结果表明该载荷性能已到达了国际同类载荷的先进水平。文章最后还对温室气体后续探测载荷发展提出了一些具体建议。     

中巴地球资源卫星CCD相机及其改进设想

本文简要介绍中巴地球资源CCD相机的性能、组成、工作原理、技术攻关情况,介绍01星相机在轨工作、图像质量和应用性能评价,02星的改进和质量情况。提出在后继星中将其进一步改进成为高水平20m分辨率多光谱CCD相机的设想。     

中巴地球资源卫星CCD相机及其改进设想

本文简要介绍中巴地球资源CCD相机的性能、组成、工作原理、技术攻关情况，介绍01星相机在轨工作、图像质量和应用性能评价，02星的改进和质量情况。提出在后继星中将其进一步改进成为高水平20m分辨率多光谱CCD相机的设想。     

我国首颗环境卫星即将升空

原国家环保总局副局长吴晓青在接受记者专访时透露,我国首颗环境卫星将于今年7月左右发射升空。环境卫星是我国为加强生态环境管理和抗灾减灾能力发射的专门卫星,配备了宽覆盖多光谱可见光相机(CCD相机)、红外相机、高光谱成像仪、合成孔径雷达(SAR)等多种类型传感器,是目前指标最先进的对地观测系统。     

一种基于调节三镜的空间光学相机离焦补偿方法

离焦补偿是空间光学相机获得良好成像品质的关键。文章基于空间光学相机的技术特点分析其离焦补偿方法,提出调节三镜的离焦补偿方法。利用CODE V光学软件对某高性能光学小相机的光学系统进行仿真分析,获得离焦补偿精度、离焦补偿范围与系统成像品质的关系。为保证光学系统对移动三镜倾角控制要求,对三镜调焦机构直线精度及其力学稳定性进行了测试,最后对相机进行了地面外景成像验证与在轨测试。仿真及试验测试结果表明,调节三镜能有效地补偿空间三反相机在轨各因素引起的系统离焦,满足相机在轨成像品质要求。     

基于集成信号处理芯片的CCD相机视频电子学系统设计

集成信号处理芯片的使用大大简化了CCD（Charge Coupled Device）相机视频电子学系统的设计,减小了系统的噪声,提高了系统的成像品质。通过对某项目CCD相机电子学系统的分析,介绍了基于9942集成信号处理芯片的CCD相机视频电子学部分的设计方法。这种基于集成信号处理芯片的相机视频电子学系统设计方法对今后遥感相机的设计具有较好的实际借鉴意义。     

The PRISMA payload optomechanical design, a high performance instrument for a new hyperspectral mission

PRISMA (PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa) hyperspectral instrument is an advanced hyperspectral sensor including a panchromatic camera at medium resolution. The instrument is the focus of the new Earth observation mission that a consortium of Italian companies has started developing under contract of Italian Space Agency. Key features of the instrument are the very high requirement for signal-to-noise and the high quality of data that have to be provided. To meet these demanding figures the optical system has been based on a high transmittance optical system, including a single mirror telescope and two prism spectrometers based on an innovative concept to minimize number of optical elements, while high performance detectors have been chosen for the photon detection. To provide the required data quality for the entire mission lifetime an accurate calibration unit (radiometric and spectral) will be included in the instrument optomechanical assembly. The thermo-mechanical design of the instrument is based on innovative concepts, considering that the use of prism spectrometers implies a tight control of temperature variations to guarantee the stability of all instrument features once in orbit. The presented paper describes the concepts and design principle of the optomechanical assembly of the instrument, at the present status of development.     

CHEOS Major Special Project Promotes Development of Chinese Commercial Remote Sensing Cameras

High resolution remote sensing data has been applied in many fields such as national security, economic construction and in the daily life of the general public around the world, creating a huge market. Commercial remote sensing cameras have been developed vigorously throughout the world over the last few decades, resulting in resolutions down to 0.31 m. In 2010, the Chinese government approved the implementation of the China High-resolution Earth Observation System(CHEOS) Major Special Project, giving priority to development of high resolution remote sensing satellites. More than half of CHEOS has been constructed to date and 5 satellites operate in orbit. These cameras have different characteristics. A number of innovative technologies have been adopted, which have led to camera performance increasing in leaps and bounds. The products and the production capability enables the remote sensing technical level to increase making it on a par with Europe and the US.     

大口径长焦距相机主次镜支撑结构方案初步研究

随着航天技术的迅猛发展,为了实现高分辨率的对地观测,大口径、长焦距的空间相机已成为发展趋势。连接相机主镜和次镜的支撑结构,很大程度上影响相机的成像性能和稳定性,是光学系统的敏感环节。为了得到更好的成像品质,文章选择了筒式、三杆式与桁架式这3种支撑方案作为研究对象,通过工程分析软件对每种结构的设计参数进行优化并进行有限元分析,通过对结构的力学稳定性、热稳定性以及质量等因素的综合考虑,最终选择桁架式支撑结构为最优方案,更适合于大口径、长焦距相机的发展趋势,并提出了该种结构进一步优化的空间与方向。     

浅论建筑能耗构成之建筑含能

首先由建筑含能的概念出发,从建筑构件的角度分析了建筑含能的构成、计算方法以及影响因素,简要探讨了减少建筑台能的可能途径;其次分别以一座钢筋混凝土建筑与一座木结构建筑为例,基于LCA（生命周期评价）的计算结果分析了它们的含能,并将其与各自运行能耗进行了比较。通过分析认为控制建筑含能是建筑节能设计的有效途径之一。     

月球探测器TDI-CCD相机成像质量影响因素分析

TDI-CCD相机可以通过多级CCD积分,获得相对较高的信噪比,从1992年开始逐步广泛应用于航空和航天领域中的高分辨率成像任务中。目前TDI-CCD相机已成为高分辨率成像探测的重要手段。根据月球环绕探测任务中TDI-CCD相机的工作环境特点,定量分析了相机的姿态误差、速高比失配等因素对成像质量的影响,并对其中的主要影响因素——速高比失配,提出了适合于月球环绕探测任务特点的补偿途径。     

“资源三号”卫星三线阵相机辐射质量评价

为了推动＂资源三号＂（ZY-3）卫星影像数据早日为相关领域提供服务,文章采用主观评价和客观评价相结合的方法,对资ZY-3卫星三线阵图像的辐射特性进行了全面评价。分析结果表明,ZY-3卫星三线阵相机图像清晰,信噪比高,能够有效反映不同地物的细节特征,在量化深度和细节表现等方面具有优势。