微纳遥感相机在轨光轴指向标定方法

基于激光测量原理及微纳相机特征,提出了一种新的微纳遥感相机在轨指向标定方法.该方法采用光路复用和焦面复用技术,实现了标定装置与相机系统的一体化光机电集成,可对每景遥感影像进行实时标定.将某新型微纳遥感相机作为仿真验证平台,对本文提出的微纳遥感相机在轨指向标定方法进行验证.仿真结果显示,使用该方法微纳遥感相机自身光轴指向标定精度不超过0.2″,满足相机影像无控制点下平面定位精度30m的指标要求.原理样机的研制及标定结果进一步证明了该项技术的原理与实践的可行性.该技术具有提升微纳遥感卫星定量化应用的价值.

一种基于FPGA的多模式微纳遥感相机设计

针对传统遥感相机体积大、工作模式单一等问题,提出了一种基于FPGA的微纳遥感成像系统,系统采用Xilinx XC7K410T FPGA作为主控芯片,实现了快速自动曝光算法、数字TDI推扫算法、高性能Bayer图像压缩等算法,解决了传统微纳遥感相机Bayer图像数据压缩效率低、高效数字TDI实现困难及自动曝光运算收敛慢等问题。该相机系统整机重量2.8 kg,在500 km轨道上实现了对地2 m分辨率成像,同时实现了1~25级可调节数字TDI推扫成像,7 920×6 004全画幅拍照成像和25帧/s的1 920×1 080凝视视频成像,相机在轨实测自动曝光收敛速度小于4帧,图像压缩质量和Bayer图像数字TDI效果优异。该相机系统具有体积小、重量轻、功能强、可靠性好等优点,可被搭载于各种航天器智能遥感系统中。

微纳遥感相机一体式超轻主支撑结构优化设计

针对某型号微纳遥感相机超轻质、低功耗、短周期和低成本的要求,设计了一种一体式超轻主支撑结构。从微纳遥感相机的任务需求出发,经过比较后选择钛合金作为主支撑结构的材料,并从质量和功耗两方面考虑选择了桁架式方案。建立了以基频为目标函数的拓扑优化数学模型,推导了目标函数的灵敏度,并通过采用改进的Heaviside密度滤波方法,得到了拓扑结果清晰的主支撑结构最优传力路径。以基频为目标函数建立尺寸的优化数学模型,得到了各部分的最佳设计尺寸,设计完成后的一体式主支撑结构质量为0.6 kg。有限元分析与实验结果表明:一体式主支撑结构能够满足光学系统的公差要求,且基频远高于卫星平台对光学载荷的要求,验证了拓扑优化设计方法和尺寸优化设计方法的正确性以及设计的合理性。