一种新型超大视场小畸变光学系统

光学遥感器正朝着高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、大视场等方向发展。在传统空间遥感系统的研制过程中,分辨率与大视场互为矛盾,但在某些场合下,不仅需要图像具有较高的分辨率,而且需要具有较大的视场。解决这一矛盾对空间光学的发展具有积极作用。文章介绍了一种新型多尺度单心光学系统,从其设计原理出发,给出了一个多尺度单心光学系统的设计实例。经验证该系统能够实现大视场,像面照度均匀、畸变小,全视场具有一致分辨率,无需扫描即可获取大视场图像。文章介绍的这种成像系统结构对未来超大视场高分辨率空间遥感器的设计提供了参考。

多尺度大视场十亿像素成像技术

十亿像素相机可以获取信息量较大的图像,在天文观测、航空航天遥感等领域具有广泛的应用前景。受探测器和光学设计水平的限制,传统的大视场十亿像素成像通过小视场相机扫描和图像拼接实现。为解决传统十亿像素相机实时性不高的问题,文章研究一种新型多尺度大视场十亿像素成像技术,从实现十亿像素成像的条件出发,阐述该技术的原理、优势及应用领域;分析系统独特的技术指标,包括物理锥角、重叠率等,梳理和归纳新型多尺度大视场十亿像素成像系统走向实用化过程中必须克服的关键技术。研究结果表明,该技术可在不提高系统复杂性的情况下大幅提高监视实时性。

微光相机光机结构的设计与分析

本文针对大动态范围、可探测入瞳辐亮度低成像条件下存在的难点问题,设计了一种高稳定性微光相机的光机结构,整机重量为10.8kg。仿真分析结果显示,整机一阶约束模态为290.42Hz,最大应力为63MPa,热变形导致的探测器与镜头相对位置变化量均小于6μm,满足设计要求。地面测试结果显示,相机的静态传函(MTF)保持稳定,具有良好的结构稳定性,点源透过率(PST)测试表明相机具有优良的杂散光抑制能力。综上,采用该光机结构的微光相机,具有体积小、重量轻,结构稳定性好等特点,可实现弱目标的良好成像。

典型高超声速目标辐射特性研究

高超声速目标飞行时,其本体、绕流场(尾焰)和尾迹均会产生辐射,高超声速目标的目标辐射特性研究对天基探测的顶层设计来说至关重要。针对上述问题,采用数字仿真手段对典型高超声速目标(HTV-2和X-51A)在不同工况下的运动特性进行分析,在此基础上对目标在覆盖0.2~14μm谱段的本体、绕流场(尾焰)和尾迹的红外和紫外辐射特性进行深入研究。结果表明,HTV-2此类高超声速目标的本体辐射在2.7μm和4.3μm两个吸收带上具有可探测性;但是其绕流场和尾迹的紫外红外辐射,远小于有日照时的背景辐射,不具备可探测性。X-51A的本体辐射亮度约为2000~3000 W/(sr·μm),喷焰紫外辐射具有10^(4)~10^(5)W/(sr·μm)的光谱辐射亮度水平,喷焰红外辐射具有10^(5)W/(sr·μm)的光谱辐射亮度水平,可探测性强。还针对基于X-51A紫外辐射特性的天基高超声速目标探测载荷技术进行了初步研究。研究表明,在日盲紫外谱段(306~318 nm),X-51A在太阳高度角90°的极端日照环境条件下(大气背景辐射最强),仍能满足信杂比大于1。这表明对于X-51A此类高超声速目标,完全可以采用天基手段进行发现预警。