摘要：由于地球和火星之间数据传输带宽受限,无法将大量的高分辨率图像实时传回地面,天问一号高分辨率相机需要载荷本身具备图像存储能力。针对高分辨率相机成像数据量巨大问题,本文设计了基于FPGA的NAND Flash图像存储及处理系统。首先,根据成像系统CCD和CMOS图像传感器输出种类,划分了NAND Flash存储空间。接着,为解决高速率存储问题,设计了流水存储方法。然后,针对在轨新增坏块问题,设计了坏块自检方法。最后,为解决地火传输带宽紧张问题,设计了下采样、像元融合、区域提取等图像处理方法。试验结果表明,高分相机存储及处理系统接收并存储图像数据率达到3 Gb/s,下行数据量最低约可降至原数据量0.4%。通过使用多种下行工作模式,既能获取丰富的图像数据,又能满足深空探测有限的传输速率。

摘要：天问一号执行的任务属于深空探测任务,其上高分辨率相机主控单元工作时间较长,为了提高主控FPGA的抗单粒子效应及可靠性,选用反熔丝FPGA进行软件系统设计。其中,主控FPGA管理的调焦单元、时间码守时校时等功能为安全关键项目。为提高软件的健壮性,主控FPGA根据调焦机构的光机结构,设计基于加减速曲线的二细分控制方法,在满足调焦速度的前提下,避开机构共振频率,实现步进电机驱动调焦机构平稳的运转;同时,天问一号环绕器在环火段位置时,高分相机需要执行拍摄任务,拍摄指令为延时指令,对时间有较高要求,在此基础上主控FPGA设计时间码守时校时功能,确保高分相机在任务段精确执行拍摄任务。实验结果表明:调焦机构速度爬升时间为112.2 ms;时间守时的精度为1.25 s。实现了调焦单元的平稳运行和可靠的守时系统。

摘要：为了获得轻质、高面形精度的空间反射镜设计方案,提出了一种将拓扑优化与增材制造技术相融合的设计制造方法。首先对空间反射镜设计的基本流程、关键技术进行了介绍,分析了拓扑优化构型设计技术与增材制造技术二者结合的优越性;其次,采用背部开放式结构拓扑优化设计方法完成了ϕ500 mm口径SiC材料反射镜的方案设计;最后,采用激光选取熔化技术,完成了ϕ260 mm口径铝合金材料反射镜镜坯的制作,并在反射镜与其支撑结构装配完毕后,对反射镜组件进行了模态测试。结果表明,反射镜光学和机械性能能够满足其工作要求,结构的轻量化率、刚度明显优于传统设计方案,为空间反射镜结构设计的改进和优化制造提供了一种行之有效的研制方法。

摘要：针对结构光立体视觉系统快速标定问题,本文提出了一种多线结构光单目视觉测量系统的快速标定方法,该方法可以同时完成多个线结构光的标定,不必每一个线结构光单独标定,从而实现相机与线结构光的快速标定。具体为相机内参采用张氏标定法提前标好,外参标定采用设计的三维阵列立柱靶标配合实现。在已知三维阵列立柱靶标各立柱端面中心点对应物像坐标后,可得到二者间的旋转和平移矩阵;在线结构光投射到对应不同高度立柱端面上后,根据以上物像关系可得到端面光条坐标,利用该坐标可拟合出激光平面方程,进而可建立起各激光面与相机之间的变换关系,完成系统标定。

摘要：对空间相机用编码器开展了不同剂量率下的电离总剂量辐照试验研究,通过增加电离辐照的总剂量,并且在0、5、10、15、20krad(Si)辐照点下对编码器工作电流、静态码值、电机带动的正转码值以及电机带动的反转码值进行测量,来研究不同电离总剂量辐照对编码器工作效果的影响。试验结果表明,随着电离总剂量辐照的增加直到20krad(Si),编码器的工作电流、静态码值、正转码值以及反转码值等均正常,也证明了该编码器可以在20krad(Si)的总剂量辐照条件下正常工作。