隨著航空航天技術的廣泛應用和微納衛(wèi)星技術的飛速發(fā)展,世界各國對高分辨率地表圖像數(shù)據(jù)的需求大幅提升。高性能微納衛(wèi)星由于其較高的使用效率和性價比,應用價值日趨凸現(xiàn),特別是光學遙感領域,發(fā)展適用于微納衛(wèi)星的高性能緊湊型光學載荷正成為世界各種競相發(fā)展和激烈競爭的焦點。本文探索與研究光學遙感相機的緊湊化設計以適應微納衛(wèi)星緊張的星上空間。本文主要包含以下幾個方面:1)介紹了國內(nèi)外高性能微納衛(wèi)星的發(fā)展,闡述了微納衛(wèi)星遙感相機的工作模式及其原理并計算得到光學系統(tǒng)相關指標,確定了光學系統(tǒng)的基本形式。2)針對同軸折反射式光學系統(tǒng)的緊湊化問題,在光學系統(tǒng)中采用負光焦度的校正鏡組,并引入曼金鏡使得光學系統(tǒng)實現(xiàn)緊湊化。分析總結了曼金鏡的初級像差理論。曼金鏡的引入使得光學系統(tǒng)筒長進一步縮短,符合了光學系統(tǒng)緊湊化設計理念。3)針對同軸三反射式光學系統(tǒng)的緊湊化問題。首次將折軸三反射式的折軸鏡與次鏡共體、主鏡與三鏡一體化,提出了其光學系統(tǒng)初始結構計算方法,給出了優(yōu)化設計、公差分析結果及相關實驗結果。本設計開辟了光學系統(tǒng)的輕量化、簡捷化的新思路。4)對緊湊化設計的同軸三反射式光學系統(tǒng)做雜散光分析。對光學系統(tǒng)建立雜散光分析... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

Rapid-Eye衛(wèi)星相機

微納衛(wèi)星遙感相機光學系統(tǒng)緊湊化設計與雜散光分析4戶提高了有效的全球快速觀測服務。圖1.2Flock衛(wèi)星相機Figure1.2FlockSatelliteCamera2013年美國SkyboxImaging公司提出小衛(wèi)星、大數(shù)據(jù)的概念，將24顆小衛(wèi)星組成商業(yè)遙感衛(wèi)星星座[11,12]。Skysat-1衛(wèi)星軌道運行高度為600km，整星體積為600mm×600mm×950mm，采用550萬像素的面陣CMOS圖像傳感器，光譜范圍為450nm到900nm，成像時可選擇凝視視頻成像與推幀（pushframe）模式。推幀模式下，探測器所覆蓋的地面區(qū)域被多次曝光成像后直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛�，通過地面進行圖像處理從而將技術的復雜性從航天器推向了地面，降低衛(wèi)星運行成本。光學成像系統(tǒng)采用如圖1.3所示的同軸兩反RC（Ritchey-Chrétien）式結構，主、次反射鏡均采用碳化硅制成，成像光束經(jīng)由主、次鏡匯聚于由3塊CMOS探測器拼接成的焦面上。光學系統(tǒng)焦距3600mm，F(xiàn)數(shù)10.4，全視場角為0.2°×0.1°，地面幅寬為2km×1.1km。圖1.3Skysat衛(wèi)星RC系統(tǒng)Figure1.3SkysatSatelliteRCSystem

微納衛(wèi)星遙感相機光學系統(tǒng)緊湊化設計與雜散光分析4戶提高了有效的全球快速觀測服務。圖1.2Flock衛(wèi)星相機Figure1.2FlockSatelliteCamera2013年美國SkyboxImaging公司提出小衛(wèi)星、大數(shù)據(jù)的概念，將24顆小衛(wèi)星組成商業(yè)遙感衛(wèi)星星座[11,12]。Skysat-1衛(wèi)星軌道運行高度為600km，整星體積為600mm×600mm×950mm，采用550萬像素的面陣CMOS圖像傳感器，光譜范圍為450nm到900nm，成像時可選擇凝視視頻成像與推幀（pushframe）模式。推幀模式下，探測器所覆蓋的地面區(qū)域被多次曝光成像后直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛�，通過地面進行圖像處理從而將技術的復雜性從航天器推向了地面，降低衛(wèi)星運行成本。光學成像系統(tǒng)采用如圖1.3所示的同軸兩反RC（Ritchey-Chrétien）式結構，主、次反射鏡均采用碳化硅制成，成像光束經(jīng)由主、次鏡匯聚于由3塊CMOS探測器拼接成的焦面上。光學系統(tǒng)焦距3600mm，F(xiàn)數(shù)10.4，全視場角為0.2°×0.1°，地面幅寬為2km×1.1km。圖1.3Skysat衛(wèi)星RC系統(tǒng)Figure1.3SkysatSatelliteRCSystem

【參考文獻】：
期刊論文
[1]大視場三線陣航空測繪相機光學系統(tǒng)設計[J]. 姚園,許永森,丁亞林,遠國勤.  光學精密工程. 2018(09)
[2]大口徑超長焦距緊湊型光學系統(tǒng)設計[J]. 徐萌萌,薛棟林,曾雪鋒.  應用光學. 2018(05)
[3]微納衛(wèi)星光學有效載荷的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)[J]. 傅丹膺,滿益云,李瀛搏,孫燕萍,周宇,施思寒,劉佳.  航天返回與遙感. 2018(04)
[4]空間光學技術發(fā)展與展望[J]. 王小勇.  航天返回與遙感. 2018(04)
[5]小衛(wèi)星和微納衛(wèi)星應用現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]. 陸震.  兵器裝備工程學報. 2018(06)
[6]面向遙感應用和空間環(huán)境探測的微納衛(wèi)星發(fā)展思考[J]. 傅丹膺,周宇,鄒斌,王平,黃長寧,楊生勝,易忠,田川.  衛(wèi)星應用. 2018(05)
[7]空間武器的發(fā)展態(tài)勢[J]. 陸震,馮向京.  兵器裝備工程學報. 2017(09)
[8]太空探索正在進入航天器集群時代[J]. 聞新.  人民論壇·學術前沿. 2017(05)
[9]微納衛(wèi)星光學載荷技術發(fā)展綜述[J]. 葉釗,李熹微,王超,董小靜,尹歡,曹啟鵬.  航天器工程. 2016(06)
[10]現(xiàn)代小衛(wèi)星發(fā)展的五次浪潮[J]. 張曉敏,楊志,劉鋼,周宇,王曉宇.  國際太空. 2016(10)

博士論文
[1]反射式日冕儀的設計與雜散光分析[D]. 李達.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2014

碩士論文
[1]成像光學系統(tǒng)雜散光系數(shù)分析與計算[D]. 孫林.長春理工大學 2019
[2]具有自由曲面的離軸三反光學系統(tǒng)設計[D]. 徐義航.哈爾濱工程大學 2017
[3]基于星間激光通信終端的光學天線設計與雜散光研究[D]. 楊成龍.中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 2016
[4]小型高分辨率視頻遙感相機光學系統(tǒng)設計[D]. 韓琳.蘇州大學 2016
[5]微小視頻衛(wèi)星光學系統(tǒng)設計與雜散光分析[D]. 韓培仙.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2015
[6]空間遙感相機共軸三反光學系統(tǒng)裝調(diào)技術研究[D]. 韓娟.西安電子科技大學 2015
[7]微小衛(wèi)星低成本高分辨率遙感相機的設計和研制[D]. 孫雯.蘇州大學 2015
[8]基于BRDF的光機系統(tǒng)雜散輻射研究[D]. 石棟梁.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[9]天基可見光探測相機光學系統(tǒng)設計及雜散光分析[D]. 尚玲.中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所) 2011



本文編號：3468070