摘要：随着空间光学遥感器地面分辨率逐步提高,长焦距、大口径相机成为重点研究方向。为了克服重力变化、复合材料变形等因素带来的天地不一致性的问题,次镜调整成为校正光学遥感器离焦和主次镜相对位置变化的关键技术之一。将次镜柔性支撑、精密直线驱动与柔性铰链传动技术相结合,设计了一套高精度次镜调整机构。首先介绍了该套机构的光机构成、工作原理及传动链路,然后对超轻次镜、高精度直线致动、高精度调焦传动等设计分别进行了阐述,最后介绍了力学环境试验后的调整精度测试情况。试验结果表明,该套精密调整机构实测调整行程大于±120μm,轴向调整步距精度0.18μm(3σ值),调整行程内次镜的最大平移误差为1.30μm,最大倾斜误差为1.93″,具有调整范围宽、调整精度高的特点,满足空间光学遥感器精密次镜调整的要求,已成功在轨应用于北京三号B卫星0.5 m级高分辨率空间相机。

摘要：随着用户对定位精度的要求越来越高,遥感器对视轴稳定性的要求指标也越来越高。随着相机系统复杂性的提高,部组件设计完毕后复算视轴稳定性的迭代设计方法越来越不可取。为将视轴稳定性指标分解到部组件,利用线性光学理论,以某相机为例,使用CODEV得到光学系统的视轴灵敏度矩阵。在此基础上,使用蒙特卡洛法将相机总体视轴稳定性指标分解到了各部组件。结果表明,若要视轴保持0.45″(CE90)的稳定性指标,主镜、次镜、三镜应分别保证最大平移不超过0.76、1.5、2.5μm,最大角位移不超过0.1″、0.4″、0.8″。最后,根据设计后的相机模型复算了相机视轴稳定性,结果表明满足总体指标。该方法可为复杂遥感器设计之初的视轴稳定性指标分解提供参考。

摘要：北京三号B卫星搭载的高分辨率相机是我国成像原始分辨率最高的商业光学遥感相机。文章介绍了相机采用的星地一体化总体设计、高稳定光机系统设计、相机与卫星一体化设计、相机支撑及减振、杂光抑制、电路、精密热控制等技术的特点,在轨验证表明:北京三号B卫星相机成像质量优良,设计有效可行,可为后续高分辨率大口径相机的研制提供参考。

摘要：目前绝大多数高分辨率宽幅空间光学遥感器焦面均需要由多片探测器拼接而成,获得的遥感影像也有非拼接区和拼接区的差别。随着遥感影像的应用越来越广泛,对焦面拼接区像质的要求也越来越高。文章研究某型号光学拼接型遥感器拼接区鬼像的变化规律、形成原因,提出避免措施,提高拼接区图像品质。首先,针对整机测试中发现的鬼像进行研究,找出其变化规律;随后,分别利用几何光学和光学仿真软件计算的方法,分析得出产生鬼像的原因为成像光线在拼接镜刃边内壁的掠射;然后,利用搭建模拟光路的方法进行定性试验验证,得到了与整机测试和理论分析相吻合的结果;最后,对现有拼接镜设计提出了针对性的改进,给出了避让角的确定方法,并通过整机试验,验证了文章提出的避免拼接区鬼像的解决方案可靠合理。

摘要：调制传递函数(传函)测试是空间相机研制过程的重要环节,常规传函测试需要用到平行光管。自准直传函测试方法是一种不依赖于平行光管的系统传函测试方案。首先介绍了自准直传函测试系统的原理和搭建方案。其次对比了平行光管测试的过焦曲线和自准直传函测试的过焦曲线,发现该系统对焦面离焦敏感程度不亚于平行光管,得到该系统可以用于判定焦面位置正确性的结论。再次分析了自准直靶标条纹经过平面镜反射后偏转的现象,该现象将引入测试误差。给出了偏转角的数值计算公式和条纹偏转对传函值影响的计算公式。针对离轴系统对偏转角敏感的问题,给出自准直靶标的设计方法。利用该方法可以将靶标条纹偏转造成的传函测试误差降至可以忽略的量级。然后讨论了采用自准直传函测试方案时相机探测器与测试靶标的拼接,分析了探测器滤光片对焦面位置的影响,提出了探测器与靶标共焦面的设计及拼接方案。最后总结了该测试方法在某型号相机的实际应用,为自准直传函测试方法在后续系统的应用打下基础。

摘要：对于搭载单向积分TDI探测器的推扫式空间光学相机,探测器的积分方向是限制卫星敏捷机动任务规划的一项重要限制。利用在光学系统中加入法线方向与光轴成一定角度的平面镜可以改变系统物像正倒关系而不影响光程及像质的特点,设计了光学双向推扫系统。为了验证其方案的合理性,设计并装调了光学双向推扫相机工程样机。对该相机进行外景成像实验,成像实验结果与预期一致,光路切换效果明显,验证了其适应两种飞行方向的能力。总结工程样机研制过程,提出了后续需要考虑的问题,为后续光学双向推扫相机在型号上应用打下基础。

摘要：空间同轴三反相机前镜身结构支撑相机的主、次镜,影响相机的成像性能和稳定性,是光学系统的敏感环节.针对长焦距空间同轴三反相机光学系统,为了获得刚性好、温度稳定性好的前镜身结构,本文从殷钢、碳纤维这二种低膨胀系数、高刚度的结构材料进行了优选,通过有限元分析比较,选择力学特性更好、重量更轻的碳纤维复合材料;通过力学特性和光学特性对前镜身构件三杆或四杆结构形式中进行了选择,优选了三杆结构形式;最终方案为碳纤维复合材料材薄壁筒和钛合金三支杆构成前镜身光机结构,采用遗传算法优化结合有限元分析计算对前镜身构件中的次镜连接杆结构进行了尺寸优化,使其重量减轻43%,一阶频率提高14%,热变形减小26%,满足了设计要求.通过对产品实物进行力学试验、尺寸稳定性真空稳定性试验和温度稳定性试验,测试了相机前镜身结构的各项性能,验证了前镜身结构工程设计的正确性.

摘要：随着遥感卫星分辨率的不断提高,动量轮扰振对遥感成像的影响逐渐成为卫星总体设计时需要关注的问题。目前对动量轮微振动的研究多侧重于时域分析,经常把卫星平台和载荷分立开来单独研究。鉴于平台和相机之间具有耦合作用,分立研究会带来较大误差。动量轮的输出响应并不是一个单一频率的时域信号,不同频谱对相机的影响不同,频谱分析往往更能反映问题。文章联合卫星平台和相机进行整星建模,分析了微振动扰振从动量轮处传递到相机光学元件的频谱特征,得到动量轮扰振不同频谱对相机造成的具体影响。分析结果显示,低于相机基频的动量轮扰振频谱造成相机光轴晃动,相机特征频率区间的扰振频谱不仅会放大光轴晃动,还会造成相机内部的光学元件光轴不一致。最后文章定量计算比较了这两种影响带来的MTF下降。

摘要：根据光学系统理想光学传递函数(OTF)与光瞳函数P(x,y)的关系,文章提出了一种求取光学系统调制传递函数(MTF)的数值计算方法,以解决不能解析求解异形遮拦光学系统调制传递函数的问题。利用该方法可在光学设计初级阶段就能对光学性能进行预估,其中结合具体光学系统给出了若干计算实例并与该光学系统的实际指标进行了对比,基本一致,表明该方法可以在光学详细设计前实现较准确的光学系统成像性能预估。

摘要：文章应用集成建模思想对某型高分辨率空间相机进行了微振动影响的结构-光学集成分析。首先分别建立了该空间相机的微振动载荷模型、结构有限元模型和光学系统模型。然后对微振动载荷作用下的结构有限元模型进行动力学分析,获得空间相机各光学元件的响应位移,并输入到Code V光学模型中做光学系统仿真分析,得出MTF下降和像移情况。通过结果数据的对比分析表明,空间相机对沿坐标轴平动和转动的6种微振动载荷具有不同的响应敏感性,为改进设计、隔振抑振提供了参考。