小型无人机载横滚-俯仰结构光电载荷前向对地扫描技术研究

针对小型无人机平台光电载荷的挂载方式以及应用需求,提出了基于横滚-俯仰结构光电载荷实现前向对地宽区域扫描的技术方案。构建了扫描状态数学模型,提出了光电载荷依据平台参数实现扫描幅宽最大化的控制参数寻优方法,通过算例数据分析了寻优方法的合理性,并测试了寻优方法的实时性特点;采用仿真方法和挂飞方法测试了光电载荷前向对地宽区域扫描的技术状态。测试结果表明:扫描控制参数寻优方法得到的参数是最优的,在目标嵌入式平台上运行耗时少于40 ms,具备在线实时优化能力;所提扫描方法在一定平台扰动下仍可以较好地实现前向对地连续覆盖,扫描中视场重叠率是动态变化的,越靠近扫描边缘区域相邻视场的重叠范围越小;扫描范围应选取横向两端扫描控制点间所夹区域,避免扫描边缘区域因重叠率过小而产生漏扫现象。

无人机光学侦察载荷地面分辨力评估方法

介绍了国内外大型无人机光学侦察载荷技术发展现状。针对大型无人机各型光学侦察载荷的对地侦察分辨能力性能指标考核要求,提出了等效地面分辨力性能指标换算方法,明确了地面分辨力测试靶标设计思路与布设方式,给出了地面分辨力的直观与客观评估途径,从而实现对大型无人机地面分辨力定量测试与评估。经过工程飞行试验验证,该评估方法合理、科学、准确,可用于大型无人机各型光学侦察载荷地面分辨力性能指标试验验证。

Space high-accuracy intelligence payload system with integrated attitude and position determination

recently,the requirements for space high resolution and high accuracy earth observation payloads are more urgent in many fields.However,traditional satellites mainly use the separation model of platform and payload.The precision of platform was unable to fulfill the requirements of high-precision imaging of payload.In addition,because traditional satellites mainly use the rigid connection between platform and payload,the precision of payload strongly depends on platform.They make satellite development and requirements increasingly difficult.To solve these disadvantages,in this paper,we introduce a Space High-accuracy integrated Intelligence Payload(SHIP) system with real-time attitude and position determination.SHIP can complete real time autonomous high accuracy attitude and position determination,high resolution remote sensing imaging,high-accuracy target position based on image,multi-mode motion imaging and target identification,tracking,self-recovery function of on orbit image,self-determination function of attitude and position,and so on.

基于气体扩散方程的分子污染仿真与污染效应试验研究

随着空间光学技术的飞速发展,高性能空间光学载荷对分子污染防控提出了更高要求,必须在载荷设计初期开展分子污染传输与沉积的仿真分析,以更好地提供反馈并指导载荷设计。针对利用传统Monte Carlo方法进行空间分子污染仿真对复杂结构处理耗时长的问题,基于气体扩散方程创新性地开展空间分子污染传输与沉积行为的仿真分析,得到了敏感镜面的污染物沉积量分布数据,并结合地面试验对污染效应进行测试分析,结果表明分子污染可导致敏感镜面在轨3年后的光学性能衰减量达5.3%。研究结果可为空间光学器件的设计和开发提供指导。

基于LabVIEW的光学载荷测试用模拟空间环境监测系统

空间光学载荷需要在洁净、暗黑、温湿度和压强适宜的实验环境中进行测试,为使模拟实验条件更接近空间环境尤其是光照环境,在千级洁净实验室中搭建了一套适合空间光学载荷成像和杂散光测试的多参量传感系统,可实时监测实验中灰尘粒子数、环境光分布、温湿度和大气压强,开发了基于LabVIEW的控制程序通过串口管理各传感器,对环境条件数据进行采集、存储和综合分析。测试表明:该监测系统能够对弱光环境下的尘埃粒子、大气状态进行实时监测和综合分析,提高了光学载荷自动化测试的监测能力和校准数据的可靠性。

大型载人航天器载荷数据传输系统设计

针对大型载人航天器舱内/舱外试验载荷多、试验数据量大、数据传输要求高的特点,提出基于光纤以太网技术的载荷数据传输系统设计方法,分为骨干传输层和汇聚接入层,采用双环+树形的网络拓扑结构,配置千兆、万兆以太网光纤接口,通过光缆与各试验载荷相连,为大型载人航天器舱内/舱外各类试验载荷提供高速数据传输和下行通道服务。经过在轨飞行应用,表明基于光纤以太网的载荷数据传输系统设计方法合理、可行,为大型载人航天器持续滚动开展较大规模的空间科学实验与技术试验提供了有力保证。

高精度光学载荷安装平台热控设计及试验验证

某科学卫星的3台光学主载荷需实现对太阳共视,要求3台载荷的光轴平行度偏差小于30ʺ,考虑到热弹变形的影响,光学载荷安装平台温度须控制在(22±5)℃。然而,载荷安装平台尺寸大(1.6 m×1.6 m×0.8 m)且处于舱外,外热流各方向相差大,温度均匀性控制难,故对该平台采取主动热控(PI闭环加热)和被动热控(多层隔热)相结合的热控措施。软件仿真显示,此热控方案下,载荷安装板及支撑杆温度可以控制在(22±3)℃;整星真空热试验显示,此热控方案下,载荷安装板温度可以控制在(22±2)℃,载荷支撑杆温度可以控制在(22±3)℃:以上均验证了热控方案可行、有效。

光学有效载荷在轨隔振器的设计

为了抑制空间光学载荷的振动,针对大口径、高分辨的光学遥感器设计了一种隔振器,并研究了隔振器的主要结构参数和布置方式。首先,使用有限单元法分析了隔振器主要参数与刚度特性之间的关系。然后,利用BP网络预测隔振器的三向刚度,搜寻了符合条件的隔振器的结构参数。结合光学载荷的一般结构形式,提出一种对称辐射式布置方式,建立了相应的理论模型,并进行了仿真研究。最后,设计、加工出了一套隔振系统原理样机,并对其静态性能及隔振性能进行了测试实验。实验结果显示:隔振系统的基频在5.31Hz左右;对高于25Hz的振动,衰减可以达到20dB以上;仿真和实验结果之差在8%以内。得到的结果表明,设计的隔振器可以有效降低空间飞行器传递给光学载荷的振动。

空间光学载荷六维隔振系统的设计

设计了一种基于Stewart构型的隔振系统用于空间光学载荷的在轨隔振并研究了Stewart构型的特点。首先,使用牛顿-欧拉公式建立了隔振系统的理论模型,根据该模型计算得到了隔振系统刚度、阻尼矩阵及各阶固有频率与主模态的数学解析式。然后,以缩小隔振系统前六阶固有频率的分布范围为目标,利用寻优方法优化了隔振系统的几何结构参数,得到了用于六维被动隔振的最佳构型。最后,分别使用有限元单元法及解析方法对隔振系统进行了模态分析,得到隔振系统前六阶固有频率,其理论分析值与有限单元法计算结果的最大误差为1.51%。为了论证所设计的隔振系统的有效性,对隔振系统及光学载荷的耦合模型进行了复频响应分析,得到3个平动及3个转动方向的复频响应曲线,结果表明隔振系统能够将各个方向上高于10Hz的振动衰减90%以上,满足隔振要求。

微纳卫星光学有效载荷的发展机遇与挑战

目前,微纳卫星已成为航天活动的热点领域之一,向着高性能、智能化、网络化方向发展,在航天创新发展中的作用越来越突出。微纳光学载荷要求具有体积小、质量轻、成本低等特点,各类新型微纳光学载荷技术不断发展,提供了新的解决方案。文章介绍了光学遥感微纳卫星的整体技术发展情况,结合低成本商业遥感等应用方向,分析了微纳卫星光学有效载荷的发展趋势和新型微纳卫星载荷发展面临的机遇与挑战,提出了微纳光学载荷的设计理念和关键技术,论证了在轨深度数据处理对微纳卫星星座的重要意义。文章为研制成本低、分辨率高和机动性能力强的微纳型遥感卫星提供技术基础,并提出了中国光学遥感微纳卫星的后续发展建议。

海上光电监视系统的设计与研究

介绍了一种海上光电监视系统的总体方案设计思想、系统构成及主要工作原理,总结了系统的主要技术特点,同时对其技术指标目标与作用距离之间的关系进行了讨论。其设计结果满足舰船的探测距离≥15 km的指标要求。该套系统具有体积小、质量轻、功能多等特点,特别适合中小型舰艇的使用。

嫦娥三号巡视器有效载荷

嫦娥三号巡视器配置了全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪、粒子激发X射线谱仪四种科学探测有效载荷.介绍了有效载荷的科学探测任务、系统设计方案和系统组成,描述了各有效载荷的方案设计要点,设计中的主要关注点及主要技术指标等.

大型光学载荷次镜调整机构优化设计及误差分配

设计了一种用于大型光学载荷次镜在轨位姿精密调整的Hexapod型平台机构,并对其进行构型参数优化以及各支撑杆和上下铰点误差限的最优分配。建立了Hexapod平台机构运动学模型和静柔度模型,分析了主要结构参数对机构性能的影响。按照次镜精调机构性能要求,提出了定位精度指标和抗变形指标,建立了以构型参数为变量的优化目标函数,并利用遗传算法对两个单目标函数进行优化。利用加权分配法构造统一约束目标函数,利用遗传算法对其进行多目标优化。然后,建立非线性最优误差分配模型,对各支撑杆和上下铰点进行误差分配。最后,通过对原理样机性能指标的测试验证了上述研究方法的效果。研究结果表明:优化前后动平台定位精度提高了8.3%,抗变形能力提高了62.5%,铰点误差限由2.7μm提高到6.3μm,支撑杆误差限由1.3μm提高到3.2μm。另外,实验测得Z轴相对定位精度为0.6%,静刚度达到41.14N/μm。本研究提高了次镜精调机构的定位精度和静载抗变形能力,有助于缩短设计、加工周期,节约设计、加工成本。

吉林一号轻型高分辨率遥感卫星光学成像技术

为了实现吉林一号光学遥感卫星轻量化设计与高分辨率多光谱多模式成像,采用星载一体化设计理念及敏捷多模式成像策略,完成了吉林一号卫星的指标、方案及关键技术的设计与在轨多模式光学成像。吉林一号整星的质量为450kg,有效载荷比高达40%,机动能力达2.1(°)/s,可实现大侧摆、同轨立体与条带拼接等多模式成像,结合星上800GB的FLASH存储能力和X波段双通道600 Mbps的数据传输能力,卫星每天可获取近150 000km^2的图像数据。吉林一号轻型高分辨率光学卫星于2015年发射入轨,运行在656km太阳同步轨道,地面全色和多光谱分辨率分别优于0.72m和2.88m,满足多行业应用及商业化运营的需求。

微纳卫星光学载荷技术发展综述

阐述了微纳卫星光学载荷从单一摄像头到应用模式多样的综合系统的发展过程。调研了国外微纳卫星光学载荷的发展现状及特点,如轻小型化、紧凑化、观测任务多样化和视频成像,主要表现在低成本商业遥感应用,适于新技术演示验证、光学载荷图像产品的网络应用、商用现货(COTS)技术应用、模块化技术体系等方面。通过归纳总结得出以下启示:我国微纳卫星光学载荷发展应紧跟国际步伐,瞄准低成本商业遥感方向,建立标准化、模块化微纳卫星光学载荷技术体系;发展颠覆性技术(薄膜衍射成像和液晶可调光谱滤光片用于高光谱成像),积极探索微纳卫星光学载荷研制模式的创新。

环境减灾-1A、1B卫星热设计与飞行验证

叙述了环境减灾-1A、1B卫星的热控设计、研制过程及解决的关键问题,并对飞行验证结果进行了分析。飞行遥测结果表明,热控分系统方案合理,设计正确,星上温度环境很好地满足了电子设备和光学载荷的要求。

光分组交换中FP-SOA光信号处理研究

利用FP-SOA的增益特性曲线,实现了光分组交换中标签和净荷的分离,光功率均衡和TTL的功能．仿真结果表明:在分离标签和净荷的应用中,分别实现了对窄脉冲和宽脉冲的抑制比为10．5 dB和9 dB;在光功率均衡的应用中,实现了将10dB的功率动态范围减小到1．6dB;在TTL的应用中,实现了将6 dB功率差提升到14．5dB．

基于LQG的含柔性连接的机载光电载荷振动控制

针对包含柔性连接的机载光电载荷隔振问题,为了解决航空相机振动问题,采用状态空间法建立了包括载机振动、主被动一体隔振器、光电载荷内部柔性连接的系统动力学模型。应用线性二次型高斯控制方法(Linear Quadratic Gaussian,LQG)对隔振系统进行了主动控制器的设计,并通过扫频试验验证了控制算法的有效性。仿真结果表明,LQG控制器成功隔离了机载光电载荷主体部分的振动,同时也减小了机载光电载荷柔性体内部的相对运动,达到了预期的隔振效果。

国外深空探测光学遥感载荷发展现状与启示

文章对国外近十几年来的深空探测光学遥感载荷的发展情况进行了介绍,并按科学目标进行了分类。总结了深空探测光学遥感载荷的发展趋势与启示,为深空探测光学遥感载荷的发展提出了几点建议。

环境与灾害监测光学有效载荷发展综述

环境与灾害监测目标具有多样性、定量化要求高等特点,非常适合光学载荷发挥其信息量丰富、种类多、精度高等方面的优势。在国际上,此类光学载荷发展迅速,新技术不断涌现,值得学习借鉴。文章重点阐述了应用于环境与灾害监测民用卫星的光学有效载荷的发展现状和发展趋势,为中国第二代"环境与灾害监测预报小卫星星座"的相关光学有效载荷发展提供参考。