陆地生态碳卫星植被激光雷达大动态激光探测技术

陆地生态碳卫星搭载了基于脉冲时间飞行法的全波形激光雷达。针对林业高保真大动态的高精度测量需求,激光雷达设计了双增益探测通道,通道带宽优于80 MHz,采样率1.2 GHz,量化位数12 bit,双通道动态范围覆盖超过40 dB,实现了对激光主波和回波信号的不失真记录。时间测量单元利用优于10-8的高稳定恒温晶振作为时间基准,通过高效波形提取和高精度质心提取算法,达到了时间测量精度优于300 ps的技术指标。对双通道数据的相对延时进行了测量标定,利用其单次测量延时固定的特性提出了双通道测量数据的融合应用建议。目前激光雷达已在轨运行1年,运行良好,在轨标定测距精度优于0.15 m,满足研制要求。

高分七号卫星双线阵相机关键技术设计

光、机、热稳定性直接影响高分辨率、大比例尺测绘相机内外方位元素的稳定性,进而影响卫星地面定位精度和高程精度。文章介绍了高分七号1∶1万立体测绘卫星的主要载荷——双线阵立体测绘相机,为实现高稳定性在光学、结构、热控等方面采用的设计手段,通过真实温度场的光、机、热联合仿真分析方法,结合在轨测试结果,证明该相机设计能够满足1∶1万比例尺高分辨率测绘所需的内、外方位元素稳定性要求。

偏流对三线阵TDICCD测绘相机的影响分析

文章通过对三线阵相机的工作原理、偏流角的形成及其影响进行分析,得出偏流对相机MTF和三台相机共同覆盖宽度的影响数据,从而得出在该种类型的相机系统应用时,偏流角必须进行修正。

大口径反射镜在平行光管中的安装方法

文章介绍了3种平行光管中大口径反射镜的安装方法,并通过力学分析进行比较,给出了各自的优缺点。

高分七号卫星测绘体制与性能评估

回顾了我国光学立体测绘卫星研制历程,介绍了高分七号卫星系统总体方案,对卫星工作模式、主要设计参数进行了描述。比较单线阵、双线阵和三线阵测绘体制的优缺点,从基高比选择、激光测高辅助测绘两方面论证了卫星立体光学测绘体制选择的合理性。利用卫星在轨期间星敏感器、陀螺、激光测高仪、双线阵相机温度场等数据分析结果,对卫星在轨期间姿态测量、激光测高、结构稳定性等影响卫星立体测量精度的指标进行了评估。通过仿真评估,卫星可实现1∶1万比例尺精度要求,平面定位精度达到5 m,并通过激光辅助测高的支持,高程精度可以达到1.5 m。

国外高分辨率相机与卫星平台连接方式综述

文章通过对比分析高分辨率相机与卫星平台之间的结构一体化程度,总结出三种不同类型的连接方式,并对它们的受力形式以及传力特点进行了详细的列表对比和分析总结,给出了中国敏捷成像相机与卫星平台一体化设计的建议。

陆地生态系统碳监测卫星多波束激光雷达光学系统设计

为了最大限度地发挥大口径的优势,多波束激光雷达与高分辨率相机共孔径设计已成为激光雷达的发展趋势。文章基于陆地生态系统碳监测卫星的需求,分析了大口径共孔径成像系统的特点和设计要点,给出了一种米级口径大视场的可见光多光谱相机与多波束激光接收、高倍率压缩大气探测三通道共孔径成像光学系统的设计思路和设计结果。光学系统焦距8000mm/2667mm,大气探测实现40倍压缩并与后续的法布里-珀罗标准具衔接,光学系统结构紧凑,多光谱谱段在其耐奎斯特频率处的像质、大气平行光出射波前差、多波束激光能量集中度达到衍射极限。共用三镜调焦可以有效保证各通道像质均达到衍射极限,对于大气通道尤为有利。该设计方案不仅适用于多波束激光雷达多功能共孔径光学系统,也可用于其它大口径多通道共孔径光学系统中。

主被动一体化多波束激光雷达设计与实现

“句芒号”陆地生态系统碳监测卫星是中国首颗以主动激光雷达作为主载荷的林业遥感卫星。星上装载的多波束激光雷达是国际首台主被动一体化遥感载荷,采用激光与相机相结合的工作模式,利用激光雷达获取地面植被高度信息的同时,还可以获得高分辨率地面多光谱正射影像。文章回顾和介绍了该载荷系统的设计思路、工作原理、关键技术及实现情况,给出了测试与试验结果,可为同类载荷研制提供参考。

大口径长焦距相机主次镜支撑结构方案初步研究

随着航天技术的迅猛发展,为了实现高分辨率的对地观测,大口径、长焦距的空间相机已成为发展趋势。连接相机主镜和次镜的支撑结构,很大程度上影响相机的成像性能和稳定性,是光学系统的敏感环节。为了得到更好的成像品质,文章选择了筒式、三杆式与桁架式这3种支撑方案作为研究对象,通过工程分析软件对每种结构的设计参数进行优化并进行有限元分析,通过对结构的力学稳定性、热稳定性以及质量等因素的综合考虑,最终选择桁架式支撑结构为最优方案,更适合于大口径、长焦距相机的发展趋势,并提出了该种结构进一步优化的空间与方向。

大气对遥感卫星图像品质的影响分析

影响遥感卫星图像品质的因素很多,其中包括成像条件中的大气辐射。文章根据遥感成像理论分析了大气辐射对遥感卫星图像品质的影响,计算了大气背景及大气对图像层次和图像对比度的影响。最后,结合遥感相机的特点,给出了减少大气影响、提高图像品质的建议。

“高分七号”卫星相机高精度快速在轨调焦方法

空间遥感相机在轨调焦是保障并提升相机图像品质的重要方法。"高分七号"(GF-7)卫星立体测绘系统包含前后视两台相机,针对相机光学系统特点与设计参数,研究了在轨高精度快速调焦方法。根据发射入轨初期卫星飞控计划,结合相机覆盖区域研究了在轨调焦方案,包括在轨粗调焦和精调焦两个环节,粗调焦基于图像相对功率谱计算原理,通过粗调焦可快速获取理论最佳焦面位置;精调焦基于图像清晰度评价原理,通过精调焦在理论最佳焦面位置附近定位实际最佳焦面位置。调焦结果表明:文章提出的高精度快速调焦方法在轨调焦精度接近100%,效率高,快速准确地保障了GF-7卫星相机在轨图像品质。

“高分七号”卫星双线阵相机的设计及实现

2019年11月3日,中国第二代民用高分辨率立体测绘"高分七号"卫星在太原卫星发射中心成功发射,星上装载的双线阵相机可以获取0.65m/2.6m地面像元分辨率的后视相机全色/多光谱影像和0.8m地面像元分辨率的前视相机全色影像。文章介绍了卫星的重要光学载荷--双线阵相机的组成、工作原理、关键技术及实现、试验验证等,地面测试和试验验证结果表明相机设计合理,成像品质优异,各项指标满足1︰10000制图应用的要求,对卫星满足定位精度发挥了关键作用。

空间光学遥感器反射镜组件中环氧胶的选用

Milbond、EC2216和SE-14-80三种环氧胶常用于空间光学遥感器光学件与金属结构件粘接。不同环氧胶对粘接后的反射镜面形差别较大,环氧胶的选择是反射镜组件研制过程中一个重要环节。胶的弹性模量、线胀系数、泊松比和固化收缩率等物理特性参数对粘接后面形影响较大。有些环氧胶的物理特性参数厂家提供不全,一些胶的性能参数测试困难,同时空间光学遥感器需要经历研制过程中各种环境条件考验,胶在经历不同环境条件下物理特性参数测试对比测试相对难度较大。文章针对空间光学遥感器在研制过程中环氧胶将经历的环境试验条件,设计一个考核Milbond、EC2216和SE-14-80三种环氧胶对面形影响的综合试验,通过固化前后面形的变化,以及热真空试验前后面形的变化的对比结果,优选确定了采用EC2216作为空间光学遥感器反射镜粘接用胶。

一种面向森林区域的全波形激光雷达数据全链路仿真方法

星载全波形激光雷达森林回波仿真,普遍使用的“混合几何光学辐射传输模型”,在建立目标场景时输入参数多而复杂,难以获取,且多依赖经验公式。针对上述问题,文章利用机载激光雷达点云数据,提取目标区域森林植被特征参数及地面高程参数,实现目标场景输入参数去经验式获取,并追踪传感器发射脉冲、脉冲光束与地面物体交互作用、接收回波全过程,建立包括传感器模型、目标植被模型、回波模型在内的激光雷达全链路仿真模型,为跨区域快速建模提供依据。对实验区域采集的机载激光雷达点云数据进行仿真得到模拟全波形激光雷达森林回波波形,并将模拟波形与机载激光雷达点云数据直接生成的拟大光斑波形进行比较;再将模拟波形与对应区域的GLAS波形进行对比分析,二者相关系数高于0.80,验证了模型的有效性。

C/SiC在大口径空间望远镜次镜承力筒的应用

设计并研制了基于C/SiC复合材料的大口径空间望远镜次镜承力筒。首先对C/SiC复合材料的特性以及在空间遥感器领域的应用进行了介绍。其次以某大口径空间望远镜次镜承力筒为例,对不同材料下次镜承力筒的质量、力热性能进行了对比。仿真分析表明:设计的C/SiC复合材料次镜承力筒低至32 kg,相比钛合金筒减轻45.5%;基频为204 Hz,满足设计要求;更易于控制热变形对反射镜面形的影响。最终完成了C/SiC复合材料次镜承力筒的研制和主要物理性能的检测,并进行了力学振动试验考核,对振动前后结构的三坐标测量数据进行了比对。结果表明:次镜承力筒组件的基频良好,振动试验前后频漂低于1%,结构的微位移变化量级在微米级。为应用C/SiC开展空间遥感器大尺寸整体成型支撑结构的设计提供有效的参考价值。

视场外激光对空间相机的干扰机制研究

离轴激光对相机的干扰主要由激光衍射效应和散斑干涉效应引起。为此,分别建立了视场外激光衍射模型和激光散斑干涉模型,分析了不同参数条件下面阵空间相机接收的激光衍射图像和激光散斑图像,其中参数包括光束入射角、透镜口径、焦距以及F数。分析和比较了不同参数下两种干扰机制对空间相机的干扰影响。当激光垂直入射到空间相机时,激光衍射效应对相机的干扰占主导地位;当激光倾斜入射时,激光散斑干涉效应占主导地位。