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大口径空间光学望远镜桁架结构关键技术研究进展

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南京航空航天大学学报 2024年第1期56卷 31-43页

作者：郭崇岭陈佳夷陈传志陈金宝北京空间机电研究所北京100094 南京航空航天大学航天学院南京211106

近年来大口径空间光学望远镜以高像质、宽波段、大幅宽等特点,在开展空间科学探索、精细化对地观测等方面越来越重要。大口径望远镜的主承力结构、大型光学组件的支撑结构往往采用桁架结构,本文围绕实现桁架结构的超轻、超稳特性,从构... 详细信息

近年来大口径空间光学望远镜以高像质、宽波段、大幅宽等特点,在开展空间科学探索、精细化对地观测等方面越来越重要。大口径望远镜的主承力结构、大型光学组件的支撑结构往往采用桁架结构,本文围绕实现桁架结构的超轻、超稳特性,从构型优化设计、新型材料、先进制造工艺、精确测量标定方法等方面,系统性梳理了其理论基础、研究方法、应用现状等,并探讨了空间桁架结构技术的发展趋势。

关键词：空间光学望远镜桁架结构热稳定性尺寸稳定性

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空间光学望远镜在轨建造中的结构机构技术

宇航学报 2022年第2期43卷 158-166页

作者：郭崇岭陈传志陈金宝王伟之南京航空航天大学航天学院南京211106 北京空间机电研究所北京100094

围绕空间光学望远镜在轨建造中的结构机构技术进行分析,重点包括结构机构相关的关键技术基本概念和技术特点,分别对大型望远镜空间结构拓扑构型优化及模块技术、光机结构机构的高精度展开调整及锁合技术、典型光机元件的在轨增材制造技... 详细信息

围绕空间光学望远镜在轨建造中的结构机构技术进行分析,重点包括结构机构相关的关键技术基本概念和技术特点,分别对大型望远镜空间结构拓扑构型优化及模块技术、光机结构机构的高精度展开调整及锁合技术、典型光机元件的在轨增材制造技术、机器人辅助自主精密装配及控制技术进行了技术内涵及先进技术途径分析。最后展望了在轨建造中结构机构技术的发展趋势及需要研究的一些技术问题,旨在为空间光学望远镜的发展提供参考。

关键词：空间光学望远镜在轨建造增材制造机器人

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3 m口径空间反射镜的参数优化

红外与激光工程 2019年第A1期48卷 211-216页

作者：王小勇张博文郭崇岭刘湃北京空间机电研究所北京100094

重力作用下的面形精度是空间反射镜性能的重要方面。以重力作用下的面形RMS为目标函数,基于反射镜结构和支撑点分布的参数化模型对某3 m口径空间反射镜进行了优化。首先,利用经典理论公式确定了支撑点数量和位置,进行了反射镜结构初步设... 详细信息

重力作用下的面形精度是空间反射镜性能的重要方面。以重力作用下的面形RMS为目标函数,基于反射镜结构和支撑点分布的参数化模型对某3 m口径空间反射镜进行了优化。首先,利用经典理论公式确定了支撑点数量和位置,进行了反射镜结构初步设计;其次,根据反射镜轻量化特征和支撑系统运动学设计建立了反射镜结构和支撑点分布的参数化模型;最后,采用Isight软件实现反射镜优化的过程集成和流程自动化,研究了重力作用下面形精度与各参数间的关系。结果表明,优化后反射镜面形RMS值为86.7 nm,相比初步设计的259.4 nm减小了66.6%,满足了项目指标要求。所提出的优化方法结合了支撑系统运动学模型,为采用相似轻量化结构和支撑方案的大口径反射镜优化提供了一种全面、高效的新思路。

关键词：空间反射镜大口径支撑点位置参数优化

区块链技术在空间信息智能感知领域的应用综述

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计算机科学 2020年第S2期47卷 354-358,362页

作者：郭崇岭赵野南京航空航天大学航天学院南京210016 北京空间机电研究所北京100094 先进光学遥感技术北京市重点实验室北京100094

文中对区块链技术在空间信息智能感知领域的应用进行了综述,依托区块链智能合约等技术特点,借鉴区块链在物联网等领域的应用实践经验,从提升空间信息数据获取能力、增加空间信息数据提取的可靠度、拓展空间信息数据应用的途径3个角度,... 详细信息

文中对区块链技术在空间信息智能感知领域的应用进行了综述,依托区块链智能合约等技术特点,借鉴区块链在物联网等领域的应用实践经验,从提升空间信息数据获取能力、增加空间信息数据提取的可靠度、拓展空间信息数据应用的途径3个角度,分析了区块链技术与空间信息感知的融合方向及技术途径,提出了智能遥感未来的战略发展方向,提升了空间信息获取与应用的数字化、动态化和实时化水平。

关键词：区块链技术空间信息智能遥感

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空间同轴三反相机前镜身结构设计与验证

光子学报 2011年第S1期40卷 34-40页

作者：王小勇郭崇岭胡永力西北工业大学航天学院西安710072 北京空间机电研究所北京100076

空间同轴三反相机前镜身结构支撑相机的主、次镜,影响相机的成像性能和稳定性,是光学系统的敏感环节.针对长焦距空间同轴三反相机光学系统,为了获得刚性好、温度稳定性好的前镜身结构,本文从殷钢、碳纤维这二种低膨胀系数、高刚度的结... 详细信息

空间同轴三反相机前镜身结构支撑相机的主、次镜,影响相机的成像性能和稳定性,是光学系统的敏感环节.针对长焦距空间同轴三反相机光学系统,为了获得刚性好、温度稳定性好的前镜身结构,本文从殷钢、碳纤维这二种低膨胀系数、高刚度的结构材料进行了优选,通过有限元分析比较,选择力学特性更好、重量更轻的碳纤维复合材料;通过力学特性和光学特性对前镜身构件三杆或四杆结构形式中进行了选择,优选了三杆结构形式;最终方案为碳纤维复合材料材薄壁筒和钛合金三支杆构成前镜身光机结构,采用遗传算法优化结合有限元分析计算对前镜身构件中的次镜连接杆结构进行了尺寸优化,使其重量减轻43%,一阶频率提高14%,热变形减小26%,满足了设计要求.通过对产品实物进行力学试验、尺寸稳定性真空稳定性试验和温度稳定性试验,测试了相机前镜身结构的各项性能,验证了前镜身结构工程设计的正确性.

关键词：空间同轴三反相机前镜身结构结构稳定性光学测量

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机载轻小型高分辨率成像光谱仪光学系统设计

光学学报 2015年第10期35卷 170-177页

作者：王保华阮宁娟郭崇岭王媛媛王铮钟晓明北京空间机电研究所北京100094

为了满足轻小型机载遥感平台对成像光谱仪高分辨率和小型化的要求,采用平场Schwarzschild望远系统和基于凸面光栅的Offner光谱成像系统匹配的结构形式,设计了一个工作谱段为0.4~2.5μm、相对孔径D/f=1/3、全视场2ω=7.2°的机载高分辨... 详细信息

为了满足轻小型机载遥感平台对成像光谱仪高分辨率和小型化的要求,采用平场Schwarzschild望远系统和基于凸面光栅的Offner光谱成像系统匹配的结构形式,设计了一个工作谱段为0.4~2.5μm、相对孔径D/f=1/3、全视场2ω=7.2°的机载高分辨率成像光谱仪光学系统。分析了Schwarzschild望远系统和Offner光谱成像系统的特点和像差校正方法,利用ZEMAX光学设计软件进行了光线追迹和优化设计,给出了系统的调制传递函数曲线（MTF）和点列图,并进行了分析和评价。设计和分析结果表明,机载高分辨率成像光谱仪可以实现0.6m的空间分辨率和全谱段5nm的光谱分辨率,满足机载宽刈幅遥感成像的应用要求,光学系统结构简单紧凑,具有接近衍射极限的优良像质,易于加工和装调实现,具有较高的实际应用价值。

关键词：成像系统成像光谱仪光学设计凸面光栅 Offner光谱成像系统

开环虚拟振动试验方法在航天遥感器上的应用研究

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航天返回与遥感 2019年第4期40卷 57-66页

作者：郭崇岭张博文赵野北京空间机电研究所北京100094 先进光学遥感技术北京市重点实验室北京100094

振动环境试验是产品研发过程的重要试验项目,虚拟振动试验已成为一种减少试验、降低成本的高效解决方案。文章基于开环虚拟振动试验方法,对某遥感器进行频域开环和时域开环虚拟振动试验研究和仿真。仿真结果与试验数据的对比表明,频域... 详细信息

振动环境试验是产品研发过程的重要试验项目,虚拟振动试验已成为一种减少试验、降低成本的高效解决方案。文章基于开环虚拟振动试验方法,对某遥感器进行频域开环和时域开环虚拟振动试验研究和仿真。仿真结果与试验数据的对比表明,频域开环和时域开环都很好的复现了振动试验过程,尤其是在低频段的试验结果。对于时域开环中激励信号的处理,文章创新性采用了时域波形再现(TWR)技术,基于台面加速度控制谱迭代反算位移激励信号的方法,有效的解决了非约束机械系统直接施加加速度或力激励漂移的问题。将仿真得到的响应结果与台面加速度控制谱进行了对比分析,验证了在一定范围内该方法的可行性。文章最后研究了偏载效应,拓宽了时域开环虚拟振动试验方法的应用范畴。文章结果有利于虚拟环境试验的推广,缩短研制时间。

关键词：时域波形再现技术频域开环时域开环虚拟振动试验航天遥感器

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基于相关性理论的空间遥感器结构模型修正

航天返回与遥感 2012年第1期33卷 32-38页

作者：郭崇岭栗帅西北工业大学航空学院西安710072 北京空间机电研究所北京100076

基于相关性理论建模方法,对空间遥感器进行仿真模态和试验模态的相关性分析。并通过关键参数的灵敏度分析和优化,实现了对遥感器有限元模型的修正。验证了相关性理论应用在遥感器结构动力学模型修正方面的可行性。

关键词：相关性理论灵敏度分析模型修正遥感器

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不同背景下高超声速飞行器红外可探测性分析

激光技术 2018年第5期42卷 627-632页

作者：于晓杰郑永超郭崇岭董士奎杨霄北京空间机电研究所先进光学遥感技术北京市重点实验室北京100094 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

为了选择设计红外预警卫星的最优探测谱段范围,采用一种基于目标与背景对比度确定探测谱段的方法,在综合考虑目标、背景及探测方向等因素、结合探测器参量的前提下,分别对类HTV-2飞行器在不同工况、不同观测角度和不同波长范围内的辐射... 详细信息

为了选择设计红外预警卫星的最优探测谱段范围,采用一种基于目标与背景对比度确定探测谱段的方法,在综合考虑目标、背景及探测方向等因素、结合探测器参量的前提下,分别对类HTV-2飞行器在不同工况、不同观测角度和不同波长范围内的辐射强度、多种地球/大气背景辐射及不同情况下的目标背景对比度进行了理论分析和仿真。结果表明,针对类HTV-2飞行器,正俯视观测时,在30km高度、马赫数Ma=7和50km高度、马赫数Ma=17两种工况下,任一背景下,目标与背景对比度在2.65μm^2.85μm谱段处都较大。该结果对探测这一类目标时的谱段选取具有重要参考价值。

关键词：物理光学目标与背景对比度仿真研究探测谱段红外辐射