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航天服技术的发展历程与展望 被引量:1
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作者 张万欣 丁凌艳 +1 位作者 李元丰 刘俊兵 《航天医学与医学工程》 2025年第2期89-95,共7页
针对各国研发的航天服,系统梳理了航天服技术的阶段性发展历程,分析了其核心技术及突破,指出了现阶段航天服技术的局限性,并针对深空探测与商业化需求探讨了航天服未来发展的方向,明确了航天服正在从被动防护装备向智能作业平台转型,需... 针对各国研发的航天服,系统梳理了航天服技术的阶段性发展历程,分析了其核心技术及突破,指出了现阶段航天服技术的局限性,并针对深空探测与商业化需求探讨了航天服未来发展的方向,明确了航天服正在从被动防护装备向智能作业平台转型,需要跨学科创新突破轻量化、自适应、高可靠和高效人机交互等关键技术。 展开更多
关键词 航天服 发展历程 技术挑战 发展方向
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大口径空间相机结构优化设计
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作者 邵明东 郭疆 +3 位作者 崔永鹏 杨利伟 周龙加 王浩 《光电工程》 北大核心 2025年第2期59-67,共9页
针对大口径空间相机成像质量受重力影响的问题,提出了通过调整结构变形量来减小光学系统在轨失调量的结构优化设计方法。首先,在分析某空间相机光学系统特点的基础上,确定了相机主框架和反射镜柔性支撑的结构形式。其次,以减小次镜、三... 针对大口径空间相机成像质量受重力影响的问题,提出了通过调整结构变形量来减小光学系统在轨失调量的结构优化设计方法。首先,在分析某空间相机光学系统特点的基础上,确定了相机主框架和反射镜柔性支撑的结构形式。其次,以减小次镜、三镜、双反镜、调焦镜与主镜在重力作用下的相对刚体位移、相对倾角及面形误差为优化目标,以光学系统对各反射镜的稳定性公差要求为约束条件,得到了主框架桁架杆、承力筒和反射镜柔性支撑结构的最优尺寸。最后,对相机的模态、各反射镜面形进行有限元分析,并对相机进行了正弦扫频试验和系统波像差测试,结果表明相机的一阶频率为36.7 Hz,在装调和翻转180°两种状态下,相机各视场平均波像差分别为0.0655λ和0.0701λ(λ=632.8nm),可以推测,相机入轨重力影响消失后,系统波像差能够满足光学设计要求。该相机支撑结构的优化设计方法可以作为空间相机结构设计的参考。 展开更多
关键词 空间相机 结构变形量 在轨失调量 结构优化 装调与测试
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星载DTDI系统全链路成像质量影响因素分析
3
作者 庄绪霞 魏久哲 贺金平 《航天返回与遥感》 北大核心 2025年第1期60-72,共13页
为实现星载数字时间延迟积分(Digital Time Integration Delay,DTDI)系统的有效设计与成像质量分析,文章提出星载DTDI系统全链路成像质量影响因素分析方法。首先,分析了技术的原理和影响因素,在此基础上构建了场景-大气-星载系统-处理... 为实现星载数字时间延迟积分(Digital Time Integration Delay,DTDI)系统的有效设计与成像质量分析,文章提出星载DTDI系统全链路成像质量影响因素分析方法。首先,分析了技术的原理和影响因素,在此基础上构建了场景-大气-星载系统-处理的全链路DTDI成像系统仿真模型,开展了多要素影响下的DTDI成像仿真试验与分析评价。结果表明:0.9 m分辨率下,积分时间0.063 ms、量化位数12 bit、TDI级数6级可以获得较好的成像质量,利用DTDI技术可将平台稳定度要求降至0.1(°)/s。文章研究成果可为星载DTDI系统设计分析提供参考。 展开更多
关键词 星载 数字时间延迟积分 全链路仿真 信噪比 计算处理 成像质量评价
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出舱活动氧气消耗预测模型的研究与验证
4
作者 田长盛 张万欣 +4 位作者 付宗宝 姚丽坤 廖前芳 罗诗瑶 田琦 《航天医学与医学工程》 2025年第2期178-182,共5页
针对出舱活动中舱外航天服自主携带的氧气,在给定工况下的消耗余量和可用时间无法准确预测的问题,研究舱外航天服氧气消耗过程,通过引入包含压缩系数和温度系数的气体状态方程,结合人体代谢和航天服微泄漏特性,建立出舱活动氧气消耗预... 针对出舱活动中舱外航天服自主携带的氧气,在给定工况下的消耗余量和可用时间无法准确预测的问题,研究舱外航天服氧气消耗过程,通过引入包含压缩系数和温度系数的气体状态方程,结合人体代谢和航天服微泄漏特性,建立出舱活动氧气消耗预测模型和算法流程。试验数据验证表明:该预测模型和算法具有较高的准确性和实用性。 展开更多
关键词 出舱活动 舱外航天服 氧气消耗 压缩系数 温度系数 预测模型 算法流程
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用于火星沙尘暴探测的广角多光谱成像光学系统设计 被引量:1
5
作者 郭浩 杨建峰 +1 位作者 马小龙 吕娟 《光子学报》 北大核心 2025年第4期56-70,共15页
为实现火星沙尘暴全球监测,解决目前国内外火星沙尘暴探测系统存在谱段分离、结构复杂、视场小、谱段窄等问题,设计了一个广角多光谱成像系统。该系统采用反远摄结构实现广角成像,利用具备偏振滤光和光谱滤光的复合偏振滤光片实现多光... 为实现火星沙尘暴全球监测,解决目前国内外火星沙尘暴探测系统存在谱段分离、结构复杂、视场小、谱段窄等问题,设计了一个广角多光谱成像系统。该系统采用反远摄结构实现广角成像,利用具备偏振滤光和光谱滤光的复合偏振滤光片实现多光谱成像。选用像元数为2048×2048,像元尺寸为11μm的CMOS图像传感器,实现了F数为11,探测视场为130°×30°,探测谱段为260 nm~750 nm内6谱段的广角多光谱成像。系统最大口径68 mm、总长185 mm。该成像系统在全谱段全视场范围内,在截止频率46 lp/mm处MTF值大于0.46,最大点列图RMS半径小于10.3μm,像面相对照度大于0.74,在工作温度-40℃~+50℃内系统温度适应性良好。该设计基本可以满足火星沙尘暴探测要求,为后续火星沙尘暴探测光学系统的研制提供了有效参考。 展开更多
关键词 火星沙尘暴探测 光学设计 多光谱成像 鱼眼镜头 广角成像 紫外成像 消色差
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空间光学相机抗强光干扰主被动防护系统设计 被引量:1
6
作者 李磊 王泽斌 +3 位作者 孟庆宇 王栋 张海鑫 刘美辰 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期67-76,共10页
空间光学相机拥有较高灵敏度,在面对外部强光干扰时所受到的影响更为严重。研究如何抑制强光对空间相机的干扰并设计有效的防护系统对确保相机安全性、延长相机工作寿命以及保障其有效运行具有重要意义。研究人员解析了在不同光学参数下... 空间光学相机拥有较高灵敏度,在面对外部强光干扰时所受到的影响更为严重。研究如何抑制强光对空间相机的干扰并设计有效的防护系统对确保相机安全性、延长相机工作寿命以及保障其有效运行具有重要意义。研究人员解析了在不同光学参数下,互补金属氧化物半导体探测器(CMOS)的眩光特性与相机入瞳处能量分布的关系;设计了基于机械快门和632.8 nm陷波滤光片的抗强光干扰主被动防护系统。选择632.8 nm连续激光器作为模拟干扰光源搭建桌面实验系统,通过强光干扰实验,验证了防护系统的有效性。实验结果表明,在实验相机面对外部强光源干扰时,CMOS探测器饱和面积达到106μm2(占探测器面积1/3),主动防护措施能够在10 ms内快速响应,减少相机因强干扰光引起探测器过饱和或损坏的风险,有效提高相机的工作安全性;在632.8 nm谱段干扰光工况下,被动防护措施可使探测器饱和面积下降至原有1/100,并可以对靶标实现清晰成像,显著提高实验相机工作效率。主被动防护系统可以有效保障光学相机的安全工作,为相机在强光干扰环境中提供良好的防护效果,对空间光学相机抗强光干扰系统的设计具有参考价值。 展开更多
关键词 空间光学相机 强光干扰 防护系统 机械快门
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屈曲模态缺陷与弧长法后屈曲分析下的不规则波纹管大变形机理及厚度效应的研究
7
作者 田翔宇 郭翔鹰 +2 位作者 张万欣 李元丰 李健 《航天医学与医学工程》 2025年第2期123-128,共6页
波纹结构在航天服中应用广泛,航天服通过波纹结构大变形行为实现预计的轨迹运动。由于不规则波纹管结构具有复杂性,现有研究多基于显式动力学法,缺少静力学框架下几何非线性与壳体截面厚度效应的系统性分析。本研究结合静力学与弧长法,... 波纹结构在航天服中应用广泛,航天服通过波纹结构大变形行为实现预计的轨迹运动。由于不规则波纹管结构具有复杂性,现有研究多基于显式动力学法,缺少静力学框架下几何非线性与壳体截面厚度效应的系统性分析。本研究结合静力学与弧长法,引入线性屈曲模态缺陷,分析赋予不同壳厚度后不规则波纹管的极限弯曲行为,得出厚壳模型因几何软化效应表现出更高的表观变形容忍度的结论,并且静力学分析可以精准提取波纹间接触力的分布,为外部力载荷的反演提供基础。本研究基于静力学-弧长法引入缺陷后波纹管的变形行为,揭示了壳体截面厚度对变形路径的调控机制。 展开更多
关键词 不规则波纹管 隐式分析 弧长法 屈曲模态 缺陷因子 非线性变形
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1/6重力条件下载荷质心对人体活动影响的试验研究
8
作者 丁凌艳 张万欣 +2 位作者 宋高伟 李金林 刘梦楠 《航天医学与医学工程》 2025年第2期152-158,共7页
在月球等低重力条件下执行舱外活动时,航天服重量作为着服人体负载,航天服的质心位置将影响人体对人服系统的运动控制。为揭示月面重力条件下航天服质心位置对人体活动的影响,本文通过一种悬吊系统模拟1/6重力,受试者承受载荷质心在人... 在月球等低重力条件下执行舱外活动时,航天服重量作为着服人体负载,航天服的质心位置将影响人体对人服系统的运动控制。为揭示月面重力条件下航天服质心位置对人体活动的影响,本文通过一种悬吊系统模拟1/6重力,受试者承受载荷质心在人体矢状面前后、冠状面左右、横截面上下及靠近坐标原点时,捕捉站立、单膝跪起、行走三种典型运动的姿态和足底压力,通过动力学逆向求解关节力矩,结合受试者主观评价,通过对比分析确定适合人体在1/6重力活动的载荷质心方向。试验结果表明,人体对载荷质心上下变动不敏感,后置载荷次之,载荷左右侧配置为最应避免的质心布局方式。该结果可为月面航天服的布局设计提供参考。 展开更多
关键词 1/6重力 载荷质心 人体活动 逆向动力学 试验
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空间高分辨率CCD相机次镜支架最佳结构设计 被引量:20
9
作者 陈荣利 张禹康 +2 位作者 樊学武 马臻 李英才 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1251-1254,共4页
根据某空间高分辨率CCD相机的结构设计方案 ,利用结构设计软件Solidedge建立了次镜支架的结构分析模型 ,并利用有限元分析软件Vnastran对不同结构和尺寸的次镜支架进行了动力学分析计算 ,提出了次镜支架的鼓型偏置式四翼梁结构 该结构... 根据某空间高分辨率CCD相机的结构设计方案 ,利用结构设计软件Solidedge建立了次镜支架的结构分析模型 ,并利用有限元分析软件Vnastran对不同结构和尺寸的次镜支架进行了动力学分析计算 ,提出了次镜支架的鼓型偏置式四翼梁结构 该结构具有较高一阶谐振频率和良好的机械加工性能 。 展开更多
关键词 高分辨率 CCD相机 次镜支架 有限元分析
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空间光仪光机热集成分析方法 被引量:39
10
作者 单宝忠 陈恩涛 +1 位作者 卢锷 武克用 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第4期377-381,共5页
本文重点阐述了结构、热响应及光学的集成分析方法和过程,应用Zernike多项式光机热各分析模块间数据接口的工具,进行各分析模块间数据的转换。以某空间相机为例进行了系统的集成分析。
关键词 光机热集成分析 空间相机 有限元法 照相
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空间遥感相机调焦机构设计 被引量:63
11
作者 丁亚林 田海英 王家骐 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第1期35-38,共4页
空间遥感相机所处的环境条件非常复杂 ,由于环境条件的改变 ,相机的焦平面将产生不同程度的偏移 ,为保证相机的成像质量 ,需将变化的焦平面加以校正 ,因此设计一套借助精密滚珠导轨、凸轮导向机构实现调焦的调整机构。本文从保证空间遥... 空间遥感相机所处的环境条件非常复杂 ,由于环境条件的改变 ,相机的焦平面将产生不同程度的偏移 ,为保证相机的成像质量 ,需将变化的焦平面加以校正 ,因此设计一套借助精密滚珠导轨、凸轮导向机构实现调焦的调整机构。本文从保证空间遥感相机成像质量的角度出发 ,介绍了调焦机构的方案选取原则 ,阐述了调焦机构的工作原理、组成及调焦机构的运动转化原理 ,给出了提高调焦机构安全可靠性所采取的措施 。 展开更多
关键词 滚球导轨 凸轮导向机构 调焦机构 成像质量 空间遥感相机
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环境温度对星敏感器测量精度的影响 被引量:20
12
作者 刘海波 谭吉春 +3 位作者 郝云彩 贾辉 谭威 杨建坤 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期40-44,共5页
环境温度对星敏感器测量精度有一定影响。运用光机结合方法,研究环境温度对星敏感器测量精度的影响。在计算典型星敏感器光学系统热效应引起的结构参数变化的基础上,分析了星敏感器星点定位误差。计算结果表明:在视场角0°附近,环... 环境温度对星敏感器测量精度有一定影响。运用光机结合方法,研究环境温度对星敏感器测量精度的影响。在计算典型星敏感器光学系统热效应引起的结构参数变化的基础上,分析了星敏感器星点定位误差。计算结果表明:在视场角0°附近,环境温度变化对星点定位精度影响较小;通过材料匹配,减小系统温度焦移系数,可以减小环境温度变化引起的星点定位误差。热补偿设计后,在环境温度-20~60℃范围内,星敏感器最大测量误差仅为0.02″,约为原系统的1/7。 展开更多
关键词 星敏感器 热-光学分析 热设计 星点定位误差
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GF-1星WFV相机的快速大气校正 被引量:20
13
作者 王中挺 李小英 +1 位作者 李莘莘 陈良富 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期353-360,共8页
高分一号卫星(GF-1)WFV相机是中国新型高分辨率传感器,为了更好地进行定量应用,需完成高精度大气校正,但需要解决数量大,辅助数据不足等关键问题。针对WFV相机构建了快速大气校正模型,(1)采用交叉定标方法借助Landsat 8数据完成辐射定标... 高分一号卫星(GF-1)WFV相机是中国新型高分辨率传感器,为了更好地进行定量应用,需完成高精度大气校正,但需要解决数量大,辅助数据不足等关键问题。针对WFV相机构建了快速大气校正模型,(1)采用交叉定标方法借助Landsat 8数据完成辐射定标;(2)从WFV相机的辅助数据出发,计算得到太阳天顶角、观测天顶角等辅助信息;(3)考虑不同海拔大气分子散射的不同,完成基于海拔数据的分子散射校正;(4)采用深蓝算法,从第一波段(蓝光)反演得到气溶胶信息;(5)计算每个像元的大气校正参数,进而获取地表反射率,完成大气校正。在此基础上,利用IDL语言建立相应的大气校正模块,以过境华北地区的3景WFV数据为例进行大气校正实验。结果表明,模型能够快速完成大气校正,并能较好的去除大气分子与气溶胶影响,较好地还原植被、裸土等典型地表类型的光谱反射曲线,校正后的NDVI更好地反映了各地物的特征。 展开更多
关键词 遥感 大气校正 高分一号 深蓝算法 气溶胶
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空间光学遥感器CCD焦面组件热设计 被引量:21
14
作者 訾克明 吴清文 +3 位作者 郭疆 罗志涛 陈立恒 黎明 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期401-403,407,共4页
空间光学遥感器CCD焦面组件的热控工作旨在保证CCD器件所需温度水平和温度梯度,以满足遥感器高质量成像要求。分析了CCD焦面组件的工作模式与热控要求,遵循"被动热控为主,主动热控为辅"的热控制策略,提出了CCD焦面组件的热设... 空间光学遥感器CCD焦面组件的热控工作旨在保证CCD器件所需温度水平和温度梯度,以满足遥感器高质量成像要求。分析了CCD焦面组件的工作模式与热控要求,遵循"被动热控为主,主动热控为辅"的热控制策略,提出了CCD焦面组件的热设计方法。在此基础上通过Sinda/G和TMG软件进行了计算机仿真,验证了热设计的正确性,对各类空间光学遥感器CCD焦面组件的热设计有一定的指导和借鉴作用。 展开更多
关键词 光学遥感器 CCD 焦面组件 热设计
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三线阵测绘相机交会角在轨监测可行性分析 被引量:12
15
作者 吕勇 冯其波 +3 位作者 孙世君 孙鹏 刘力双 郎晓萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期3390-3395,共6页
卫星发射和在轨运行期间,三线阵测绘相机交会角受环境影响会发生变化,从而制约了测绘精度。与现有通过地面控制点反算补偿的方法相比,三线阵测绘相机交会角在轨监测是以上问题实时直接的解决方案,也是无地面控制点摄影测量的关键技术。... 卫星发射和在轨运行期间,三线阵测绘相机交会角受环境影响会发生变化,从而制约了测绘精度。与现有通过地面控制点反算补偿的方法相比,三线阵测绘相机交会角在轨监测是以上问题实时直接的解决方案,也是无地面控制点摄影测量的关键技术。但其理论上涉及多达36个自由度变化,难以直接实现。为此建立了包含全部自由度变化的测绘相机整体数学模型,推导出完整的相机交会角表达式。进一步基于对各参量影响程度的分析完成了自由度约简,得到简化的相机交会角表达式,并通过仿真验证了简化的合理性,各自由度参量在[0,200μm/(″)]变化范围内,简化误差小于0.05″。分析结果表明:只要重点监测5个关键自由度变化就可以实现三线阵测绘相机交会角的监测,从而大幅降低了系统的复杂程度并使在轨监测成为可能。 展开更多
关键词 在轨监测 摄影测量 三线阵测绘相机 交会角 仿真
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空间相机CCD焦平面的光学拼接 被引量:47
16
作者 李朝辉 王肇勋 武克用 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2000年第3期213-216,共4页
为满足空间相机在大视场、高分辨率下进行测量,研究了多片线阵CCD拼接技术,阐述了光学拼接的原理、装调、检测方法和焦面结构。在由长工作距显微镜和精密X-Y导轨组成的拼接设备上,采用分光棱镜、机械微调的方法完成了三片 TD... 为满足空间相机在大视场、高分辨率下进行测量,研究了多片线阵CCD拼接技术,阐述了光学拼接的原理、装调、检测方法和焦面结构。在由长工作距显微镜和精密X-Y导轨组成的拼接设备上,采用分光棱镜、机械微调的方法完成了三片 TDI CCD的光学拼接,搭接误差不超过 1/3像素。光学拼接具有结构简单,成本低和使用灵活的优点。 展开更多
关键词 光学拼接 焦面 空间相机 CCD
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“资源三号”卫星多光谱相机技术 被引量:23
17
作者 范斌 蔡伟军 +2 位作者 张孝弘 黄颖 焦文春 《航天返回与遥感》 2012年第3期75-84,共10页
"资源三号"多光谱相机按照测绘相机的要求开展研制,采用了离轴TMA光学系统、柔性卸载技术、高集成与低噪声电路技术等多项先进技术保证相机成像品质,在轨测试显示,多光谱相机功能、性能满足研制要求,关键项目性能优于指标要求... "资源三号"多光谱相机按照测绘相机的要求开展研制,采用了离轴TMA光学系统、柔性卸载技术、高集成与低噪声电路技术等多项先进技术保证相机成像品质,在轨测试显示,多光谱相机功能、性能满足研制要求,关键项目性能优于指标要求,内方位元素保持高精度稳定,经过几何检校后,定位精度达到国际先进水平。文章论述了多光谱相机的设计、制造、调校、试验等相关技术,可以为后续同类相机的研制提供参考。 展开更多
关键词 测绘相机 多光谱 离轴TMA 内方位元素 设计 测试
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星载多光谱CCD相机研究 被引量:13
18
作者 焦斌亮 王朝晖 +1 位作者 林可祥 薛永志 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期146-148,151,共4页
研制的星载多光谱 CCD相机采用线阵 CCD推扫方式成像 ,具有蓝、绿、红、近红外、全色五个成像谱段 ,在轨工作时地面像元分辨率为 2 0米 ,覆盖宽度 113公里。相机光学系统采用单镜头焦面分色结构实现多光谱成像 ,每个谱段的探测器阵列由 ... 研制的星载多光谱 CCD相机采用线阵 CCD推扫方式成像 ,具有蓝、绿、红、近红外、全色五个成像谱段 ,在轨工作时地面像元分辨率为 2 0米 ,覆盖宽度 113公里。相机光学系统采用单镜头焦面分色结构实现多光谱成像 ,每个谱段的探测器阵列由 3片 2 0 4 8元 CCD光学拼接而成 ,以实现地面宽覆盖成像。多片 CCD信号采用串行读出方式 ,使焦面 15片 CCD形成两路视频信号输出给数据传输系统。测试结果显示 ,相机各谱段 MTF典型值为 0 .2 5 ,满足使用要求。 展开更多
关键词 星载遥感器 CCD相机 线阵CCD 光学系统 多光谱成像
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嫦娥二号卫星CCD立体相机设计与验证 被引量:20
19
作者 赵葆常 杨建峰 +3 位作者 汶德胜 高伟 常凌颖 薛彬 《航天器工程》 2011年第1期14-21,共8页
介绍了嫦娥二号卫星CCD立体相机的设计思想与结果、发射前检测与地面推扫成像试验。嫦娥二号卫星CCD立体相机仍采用与嫦娥一号相同的线阵推扫成像模式,但嫦娥二号卫星CCD立体相机的技术指标要求大幅度提高,主要表现为地元分辨率由嫦娥... 介绍了嫦娥二号卫星CCD立体相机的设计思想与结果、发射前检测与地面推扫成像试验。嫦娥二号卫星CCD立体相机仍采用与嫦娥一号相同的线阵推扫成像模式,但嫦娥二号卫星CCD立体相机的技术指标要求大幅度提高,主要表现为地元分辨率由嫦娥一号的120m提高为嫦娥二号在100km圆轨上优于7m与在100km/15km椭圆轨道近月弧段优于1m。地元分辨率提高,加之轨道降低造成地速增大,致使在100km/15km椭圆轨道上对虹湾极低反射率的月面成像时最长曝光时间不能超过0.6ms。同时又要求相机在100km圆轨上曝光时间为4.5ms时不产生饱和,即CCD立体相机既要满足100km圆轨的全月面立体成像,同时又要满足在100km/15km椭圆轨道上1m成像分辨率的局域高精细探测,从而要求扩大相机的动态范围以及提高探测灵敏度,这些都使嫦娥二号CCD相机的设计、研制难度大幅增加。实际设计与发射前检测表明,嫦娥二号卫星CCD立体相机很好地满足了任务要求。 展开更多
关键词 嫦娥二号卫星 月球探测器 双线阵CCD立体成像 光学总体方案 光学设计 试验验证
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高分辨率空间相机精密热控设计及验证 被引量:20
20
作者 杨文刚 余雷 +1 位作者 陈荣利 李英才 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2363-2367,共5页
基于波像差分配理论,提出了某高分辨率空间相机的热控指标.在分析相机空间外热流环境的基础上,进行了热控方案设计,并利用热分析软件进行了高低温工况下的瞬态热分析.结合热平衡试验验证了热设计的有效性和正确性.
关键词 高分辨率空间相机 波像差分配 精密热控 热分析 热平衡试验
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