The Dawn Framing Camera

The Framing Camera (FC) is the German contribution to the Dawn mission. The camera will map 4 Vesta and 1 Ceres through a clear filter and 7 band-pass filters covering the wavelengths from the visible to the near-IR. The camera will allow the determination of the physical parameters of the asteroids, the reconstruction of their global shape as well as local topography and surface geomorphology, and provide information on composition via surface reflectance characteristics. The camera will also serve for orbit navigation. The resolution of the Framing Camera will be up to 12 m per pixel in low altitude mapping orbit at Vesta (62 m per pixel at Ceres), at an angular resolution of 93.7 ??rad?px^?1. The instrument uses a reclosable front door to protect the optical system and a filter-wheel mechanism to select the band-pass for observation. The detector data is read out and processed by a data processing unit. A power converter unit supplies all required power rails for operation and thermal maintenance. For redundancy reasons, two identical cameras were provided, both located side by side on the +Z-deck of the spacecraft. Each camera has a mass of 5.5 kg.     

Self-Cohering an Airborne e Radio Camera

By distributing antenna elements or small subarrays throughout the skin of an aircraft, a large portion of the airframe can act as an electromagnetic transducer. The basic problem associated with such a design is that uncertainties in element locations due to the nonrigidness of the airframe induce phase errors. Self-cohering techniques are required to compensate for those errors. Four such techniques are presented here.     

提高TDICCD相机成像质量的研究

根据TDICCD器件的特点，分析了光学系统，像元尺寸对图像分辨力的影响，研究了器件噪声，速高比和曝光控制对图像质量的影响，采用相关双采样技术，速高比自动引入和自动曝光技术，提高了TDICCD相机的成像质量。     

航空CCD侦察相机系统研究

根据世界航空CCD相的发展概况，讨论了航空CCD侦察相机系统的技术指标、采用的技术方案和系统实现的技术途径。     

Junocam: Juno’s Outreach Camera

Junocam is a wide-angle camera designed to capture the unique polar perspective of Jupiter offered by Juno’s polar orbit. Junocam’s four-color images include the best spatial resolution ever acquired of Jupiter’s cloudtops. Junocam will look for convective clouds and lightning in thunderstorms and derive the heights of the clouds. Junocam will support Juno’s radiometer experiment by identifying any unusual atmospheric conditions such as hotspots. Junocam is on the spacecraft explicitly to reach out to the public and share the excitement of space exploration. The public is an essential part of our virtual team: amateur astronomers will supply ground-based images for use in planning, the public will weigh in on which images to acquire, and the amateur image processing community will help process the data.     

空间光学相机桁架胶接装配技术

研究了一种新型光学相机碳纤维复合材料桁架结构的胶接装配方法。对胶接装配的工装设计、胶黏剂选择、表面处理、胶层控制、装配原则进行了详细的分析。通过制定科学的装配方法和工艺,减小了桁架结构的装配应力,提高了装配精度和稳定性,最后对装配后的桁架结构进行了正弦和随机振动试验。结果表明采用该胶接装配法装配的桁架具有较高的装配精度和稳定性,可为空间光学相机中复合材料桁架结构的装配提供一种崭新的思路和方法。     

机器视觉导引系统中摄像机的标定方法

针对无人机(UAV)自主起飞与着陆机器视觉导引系统中摄像机的标定问题,讨论了标定摄像机内参数的重要意义,选定了包含畸变因素的摄像机透视投影模型。采用改进两步法进行摄像机内参数标定,结果中主要参数相对误差均小于1%,位置误差小于0.2像素,证明了所选择模型和标定方法的合理性。分析并验证了影响标定精度的因素,包括模型选择、图像拍摄质量和标定靶精度。针对机器视觉导引的应用条件,基本解决了准确、快速标定摄像机内参数的实际问题。     

基于单轴光电探测系统的MUAV目标捕获与盘旋跟踪系统

研究了基于侧向单轴光电探测系统的微小型无人飞行器(MUAV)捕获、跟踪地面目标的飞行控制方法,提出一种探测器单轴消除视场y向失谐角,MUAV航向控制消除视场x向失谐角的控制方案。采用常规的飞行动力学纵向和侧向运动方程及小干扰线性化方法,并分别对MUAV定高寻航迹段、目标搜索捕获段及盘旋跟踪段进行了MATLAB仿真。分析了侧向突风以及飞机俯仰角变化对视场中x向失谐角的耦合影响,并提出了解决方案。仿真结果验证了所提方案的有效性,其能够满足MUAV持续盘旋跟踪地面目标的飞行任务。     

Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) Instrument Overview

The Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) Wide Angle Camera (WAC) and Narrow Angle Cameras (NACs) are on the NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). The WAC is a 7-color push-frame camera (100 and 400 m/pixel visible and UV, respectively), while the two NACs are monochrome narrow-angle linescan imagers (0.5 m/pixel). The primary mission of LRO is to obtain measurements of the Moon that will enable future lunar human exploration. The overarching goals of the LROC investigation include landing site identification and certification, mapping of permanently polar shadowed and sunlit regions, meter-scale mapping of polar regions, global multispectral imaging, a global morphology base map, characterization of regolith properties, and determination of current impact hazards.     

基于星载可见光相机的空间碎片探测

空间碎片在轨识别与参数辨识为空间轨道预警、航天器规避空间碎片提供了重要依据。文章在轨道相对动力学的基础上,模拟了空间碎片在光学探测过程中的拖尾成像特性;随后,采用 Hough变换对空间碎片尾迹特征.r进行提取与识别,获取碎片方位角信息,通过匹配多帧图像,获取碎片的方位角速度信息。同时,结合激光测距仪的测距信息,获取空间碎片的位置和速度信息;通过数值仿真验证,该方法能够实现对空间碎片探测、识别和定位,因而具有一定的工程应用价值。     

面阵CCD摄像机用于测量中分辨率问题的讨论

讨论了由面阵ＣＣＤ摄像机，图像卡和计算机组成的非接触测量系统中测量分辨率的问题，分析了限制测量分辨的一些因素，并提出了提高测量分辨率的若干建议。     

基于非线性最优化的摄像机标定方法

提出了一种适用于CCD摄像机交汇测量系统的摄像机内、外参数标定方法。它将包含镜头畸变、光心误差等在内的摄像机内、外参数非线性标定模型转换为一个冗余测量情况下的非线性最优化问题,并通过先验信息设置各种约束条件来缩小最优化问题的收敛域,从而显著提高了标定的精度和稳定性。试验结果表明,在合适的测量几何条件下,采用该方法进行标定的双CCD摄像机交汇测量系统的定位精度可达毫米量级(1σ)。     

实现航空相机与导航系统交联的技术

阐述了实现航空相机与导航系统交联的总线接口的设计原理和实现方法。总线接口可以接收ARINC561总线、ARINC429总线、ARINC407总线和接收发送RS-422总线数据。试验证明，系统运行稳定，数据接收准确，可靠性高。     

基于单数码相机自由拍摄的空间点定位

 提出并实现了一种空间点定位方法。该方法仅用一台数码相机围绕目标进行多角度自由拍摄获得多帧图像,采用一套具有身份唯一性的标记点实现多图像间点的稳定匹配;在此基础上根据多视图几何约束,精确计算各次拍摄时的相机姿态和位置;进而求解目标点的三维位置信息,并对结果进行优化。实验表明空间点定位的相对误差优于0.03%。该方法所用设备十分简单,操作方式非常灵活,适用于大型物体多视角测量的拼合、某些情况下的装配检查等,也可直接用于较规则构型物体的三维数据获取与CAD模型重建。     

弹道相机水平投影交会测量法的改进及精度分析

介绍弹道相机数据处理的水平投影交会测量法,提出了加权平均水平投影交会测量法,并分析了两种方法的交会精度,得出加权平均水平投影法可显著提高交会精度的结论。     

空间光学平台调偏流分析

为减小偏流角对TDI-CCD(Time-Delay Integration-Charge Coupled Device,时间延迟积分-电荷耦合器件)相机成像的影响,分析了侧摆成像时偏流角产生的原因和计算方法,定量计算了偏流角在沿航方向和穿航方向产生的像移,并通过仿真分析了偏流角影响因素及其残差对成像的影响.最后通过实际飞行试验发现,平台调偏流时偏航方向的姿态角存在振荡,即偏流角存在残差.经分析,此现象产生原因除了卫星平台本身的姿态扰动外,主要是卫星平台响应机制,即卫星平台对调偏响应过慢导致平台调偏流出现超调现象.该分析结果对空间光学相机平台改进有一定的参考价值,并已应用于某型号卫星的改进型.     

基于CPLD的空间CCD相机下位机系统的设计

结合空间面阵CCD相机电子系统的总体要求,完成了基于CPLD的空间面阵CCD相机下位机系统的设计.使用VHDL语言对下位机系统进行了硬件描述.针对ALTERA公司的CPLD器件EPM7160SLC84-10对设计进行了RTL级仿真及配置.实验结果表明,所研制的基于CPLD的下位机系统不仅可以满足与CCD相机上位机进行高可靠性串行通信的要求,还可以监测和控制相机的工作状态.     

风洞模型位移视频测量的相机标定

相机的制造和装配误差难以完全消除,导致相机的光学系统存在不同程度的非线性光学畸变现象,故相机标定对确保风洞模型位移视频测量的精度至关重要。针对1m。以上的台阶标定块制造成本高、维护困难,提出基于距离标尺的相机标定方法,推导包含非线性畸变模型的共线方程,建立适应中国大尺寸风洞的低成本相机标定系统,确保模型位移视频测量相机的自校正精度。2m超声速风洞的某跨大气层飞机测力试验中,采用该方法校正DALSAe相机后,各阶梯迎角测量精度以≤0．00772。（达到高速风洞测力试验迎角精度的先进指标）,因此具有实用价值。