摘要：导航相机是深空探测领域中关键的导航敏感部件,本文通过提高导航相机的灵敏度来提高导航相机的综合性能,特别是提高时间分辨率,解决高动态条件下的目标探测问题。首先,根据导航相机的工作模式和EMCCD的性能特点,分析了影响导航相机成像质量的多个因素,建立了目标信噪比理论分析模型;然后,在理论计算基础上,重点研究EMCCD导航相机的样机设计技术,说明了EMCCD高频高幅驱动、模拟前端设计、TEC真空制冷、时序控制与数据处理等关键技术的实现方法;最后,介绍了相关实验工作,并分析实验数据。实验结果表明:样机最大目标信噪比在倍增增益M=10时达到68.6dB,在口径13mm条件下,可在积分时间1ms内实现对月球成像。基本满足深空探测导航相机高动态条件下短积分时间成像的要求。

摘要：数字成像模拟源为空间目标导航相机的地面闭环仿真测试任务提供数字仿真图像。采用光线跟踪方法对空间目标进行精细化成像辐射计算,对材料光学特性、目标几何结构和外部光照进行仿真建模。基于可见光星表计算恒星的像面位置和辐射照度,实现深空恒星背景图像的快速仿真。介绍了数字成像模拟源的仿真测试工作原理,对其软件系统进行了设计,对其硬件系统进行了集成。通过材料表面光学特性测量与双向反射分布函数(BRDF)模型参数拟合提高了仿真计算精度,缩比模型整体反射照度测量结果与仿真计算结果间的相对偏差小于7.0%,验证了成像仿真方法的准确性。地面闭环仿真测试结果表明了数字成像模拟源的功能完备性与工作稳定性。

摘要：提出一种基于自检校光束法平差模型的月面巡视探测器导航相机和全景相机的高精度标定算法。详细推导利用二维直接线性变换模型求解相机参数和像片外方位元素初始值的方法;推导利用自检校光束法平差模型求解相机参数和像片外方位元素精确值的方法;最后利用一对工业镜头模拟月面巡视探测器导航相机和全景相机,并获取一组实际数据对算法进行试验,验证该算法的精度和可行性。

摘要：月面虹湾地区的环境温度为-180^+90℃,需同时解决"玉兔"巡视器活动式相机在桅杆复杂活动下的月昼散热问题和月夜无电能供给下的保温问题;另外月尘的不确定性也给相机热设计带来了风险。因此,月昼极端高温下,转动桅杆为相机寻找最佳避暑姿态,并优化相机开关机时长比例,从而解决相机月昼散热问题。而在月夜极端低温下,则调整相机与巡视器的热耦合状态,将桅杆收拢至围栏内,借用巡视器月夜保温系统进行保温。此外,还对月尘在散热面上的沉降诱因进行分析,并采用限制工作太阳高度角应对月尘带来的风险。热分析和在轨实际数据比对结果表明,采用避暑姿态和间歇工作模式,月昼高温下相机工作温度最高可降低15℃;月夜桅杆收拢,相机温度不低于-26.1℃,相机安全度过月夜,并可节约4.5W同位素功率。文中热控与姿态相耦合的热控方法可解决行星表面巡视探测器活动式相机的高低温难题,降低了热设计的同位素资源,可为中国后续行星表面巡视探测器的热控设计做参考。

摘要：研究了近地绕飞双星系统的自主定轨问题,设计了一种基于相对视线矢量测量的自主导航方法。本方法利用导航相机观测双星之间的相对视线矢量,并转化为相机坐标系下的像元像线,从而得到导航系统的量测模型;然后结合卫星的轨道动力学方程,通过扩展卡尔曼滤波算法精确估计双星在地心惯性系下的位置和速度共12个分量。最后,通过数学仿真验证了此导航方法的可行性。

摘要：为了获取高帧频、高质量导航图像数据,设计了一套基于CCD的科学级导航成像系统。整个系统以DALSA公司FTT1010-M图像探测器为核心,以XILINX公司FPGA—XC2V3000为逻辑控制单元进行设计。给出了系统参数选择的依据,分析了FTT1010-M的工作特点,并设计了一套性能可靠的驱动电路。实验结果表明,成像系统在40 ms曝光条件下探测6等星时的图像信噪比优于12 dB,在分辨率为512*512、10位量化、帧频为20f/s时可完成对0. 3等至6. 5等星的探测,具有较高的动态范围。成像系统性能优良、可靠性高,具有较好的可扩展性。