摘要：阐述了热控制技术在空间相机研制工作中的重要性，分析了影响空间相机温度水平及温度梯度的各种因素，探讨了空间相机热分析的内容、评价方法及热控策略，介绍了目前空间相机热分析与热设计的开展情况。

摘要：温度因素造成空间相机离焦,使相机的焦面不在最佳摄像范围内,为了实现焦面的自动控制,保证相机的成像质量,提出了一种空间相机焦距的自动温度补偿系统。首先,详细分析了目前相机焦面的补偿策略,针对其缺点和不足提出一种改进方法;其次,介绍了该系统的构成、设计及其工作原理;最后,对其进行了实验验证。实验结果表明:离焦量可以控制在10μm以内,焦面的调整误差不大于1.3μm,温度水平控制满足系统设计要求。提出的空间相机焦距的自动温度补偿系统可以实现自动控制相机温度水平、自动计算相机的离焦量、自动控制相机的焦面,满足相机工作时焦面处于最佳摄像范围内的要求。

摘要：针对目前轻型空间相机主承力基板在结构设计过程中难于同时保证重量轻且刚度高的问题,提出了采用拓扑优化设计思想进行设计的方案.通过建立基于变密度方法的拓扑优化设计数学模型,运用Nastran软件对相机主承力基板进行拓扑优化设计,给出了主承力基板的最优设计方案.经过拓扑优化后相机主承力基板质量从初始的36.8 kg降低到15.4 kg,轻量化程度达58.2%.采用有限元分析方法对拓扑优化的结果进行了模态分析,以验证主承力基板刚度分布是否合理.通过0.5 g扫频振动试验对有限元分析结果进行验证,振动试验结果表明,主承力基板结构一阶自然频率理论分析与试验结果偏差1.86%,充分证明理论分析结果的正确性和准确性.整个优化设计过程证明,采用拓扑优化设计方法大大提高了研制效率,增强了空间相机主承力基板结构的性能,有效降低了基板的重量,满足系统设计要求.

摘要：为了保障空间相机电子器件在轨工作正常,介绍了空间相机电箱应具备的主要功能,并针对这些功能详细介绍了电箱结构设计中应采取的方法和措施;以某空间相机电源箱为例,对其进行结构设计、三维建模和力学仿真;模态仿真分析结果表明该电箱三阶模态均大于130Hz,应力响应分析结果证明电箱在正弦振动以及随机振动条件下,各主要材料在三个方向上均具有较高的安全裕度,发生变形破坏的概率极低;在经历了力学振动环境试验和冲击试验后,电箱的电子学性能检测正常,电子器件、螺钉等零件无脱落,损坏等现象;仿真分析和试验结果证明该电箱的结构设计合理,具有足够的刚度和强度,满足使用要求。

摘要：为了减少振动对同轴两反空间相机的影响,研究了金属橡胶减振结构及同轴两反空间相机的随机振动响应。分析金属橡胶结构的力学模型,研制出串联金属橡胶减振结构,建立空间相机的有限元模型并进行模态分析和随机振动响应分析;最后,通过正弦扫频试验和随机振动试验验证有限元分析的准确性。试验结果表明,装配有金属橡胶减振器的同轴两反空间相机X,Y与Z三个方向的一阶固有频率均大于100 Hz,远离卫星的固有频率,不会与卫星发生共振,地面正弦扫频试验也不会发生共振。随机振动试验中同轴两反空间相机在X,Y与Z三个方向上的输入激励响应为4.98grms,而次镜在X,Y与Z三个方向上的振动响应分别为3.381grms,2.884grms和1.969grms,振动试验后系统没有出现明显像差。金属橡胶减振器对空间相机有显著的减振效果,可为同类型空间相机减振结构的设计提供参考。

摘要：设计了一种用于空间相机的调焦机构,该机构采用步进电机带动的精密步进谐波传动。波发生器由椭圆凸轮与套在其上的柔性轴承组成,输出端连接滚珠丝杠将旋转运动转化为直线运动,带动调焦镜沿直线导轨往复运动,其中输出刚轮与绝对式编码器相连,检测调焦移动位移。该机构具有传动比大、精度高、结构紧凑、效率高、运转平稳等特点。针对该机构在空间相机的实际应用,推导出了调焦机构位移与焦面移动的位置关系,并对该调焦机构进行了误差分析,用闭环控制的方式对其精度进行了检测。试验数据表明,该调焦机构传动比为1∶70,重复定位精度为2μm,满足空间相机使用要求。

摘要：空间相机遮光罩既能遮挡杂光进入相机镜头,又可利用遮光罩长度和遮光罩内的光栅及表面材料特性,吸收已进入遮光罩的杂散光,能够保证相机获得较高的信噪比。具有优良性能指标的碳纤维复合材料应用于空间相机中能够满足空间相机的结构设计指标,并能大大降低相机的重量。针对某空间相机进行了遮光罩的设计,通过利用有限元模拟仿真分析与试验验证相结合的方法,验证了碳纤维作为遮光罩材料的可行性和是否能够提高光学系统的信噪比。结果表明,碳纤维复合材料应用于空间相机遮光罩的设计是完全可行的。

摘要：实时精密检调焦技术是空间相机必不可少的重要组成部分,它直接影响相机的成像质量。如何对焦面位置进行检测是精密检调焦技术的核心。基于线阵CCD的空间相机实时检焦系统是用线阵CCD作为光采样元件,结合特殊设计的精密自准直检焦光学系统,实现对空间相机焦面位置的精确检测,并通过实验验证,达到较为理想的结果。

摘要：为了提高空间CCD相机中数字视频图像信息的传输带宽,增强图像传输抗电磁干扰能力并提高光纤链路的整体性能,开发了应用于大视场空间相机的数字视频图像信息高可靠光纤传输系统。首先,根据CCD成像单元特点和相机在轨工作环境得出了传输系统的输入速率,在此基础上并结合CCD视频处理结构设计并实现了9通道CCD图像数据光纤并行传输系统。然后,阐述了系统设计思想,并说明了高速串化器和光模块的设计理念。接着,提出了(16,8)纠错编码算法,阐述了该算法思想和实现电路。最后,在XX-X空间多光谱相机样机的传输系统上进行了试验验证。实验结果表明:该传输系统图像传输正确、工作稳定、可靠性高、实时强、无误码,单路有效数据率达到2.44Gbit/s。(16,8)纠错编码算法纠错能力强、易于硬件实现、占用资源少。纠错算法在3043Byte内可以纠正191bit错误。该传输系统满足了空间相机图像传输的要求。

摘要：为了减小卫星平台的随机振动对空间相机像质的影响,为空间相机的镜筒设计了一套柔性支撑结构,并对柔性结构的动力学特性进行了深入研究。首先,在镜筒及其支座之间放置2mm厚的橡胶环,使镜筒和支撑之间形成柔性连接。然后,应用参数识别的方法对柔性支撑的迟滞阻尼特性进行分析,得到其刚度系数和阻尼系数随频率变化的公式。最后,使用拉格朗日法建立整个系统的动力学方程,得到镜筒质心位置位移和转角随频率变化的曲线。动力学分析结果表明:当振动频率大于663Hz时,位移传递率小于0.6;当频率大于974Hz时,转角变化范围在(0.046～0.050)°之间;满足设计要求。柔性支撑结构对高频振动抑制效果显著,可以为空间相机提供一个稳定的工作环境。