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高分七号相机遮光罩展开状态红外感知系统

光谱学与光谱分析 2020年第9期40卷 2676-2680页

作者：刘靖雷冯昊曹旭江长虹贾贺张章北京空间机电研究所北京100191 中国空间技术研究院航天器无损着陆技术核心专业实验室北京100191

遥感卫星分辨率日趋精细,相机口径不断增大,受限于运载器直径对刚性遮光罩系统尺寸约束,柔性展开遮光系统在遥感器上逐渐应用,空间柔性展开结构在轨工作状态对于主任务判定有重要作用。报道了一种展开状态红外感知系统,应用于我国高分... 详细信息

遥感卫星分辨率日趋精细,相机口径不断增大,受限于运载器直径对刚性遮光罩系统尺寸约束,柔性展开遮光系统在遥感器上逐渐应用,空间柔性展开结构在轨工作状态对于主任务判定有重要作用。报道了一种展开状态红外感知系统,应用于我国高分七号相机遮光罩系统在轨展开状态监测。首先介绍了高分七号双线阵相机及其遮光罩系统设计,分析了展开状态红外感知功能的特殊要求和约束。提出了一种利用"豆荚杆"作为传输通道的基于红外光线传输阻隔特性的新型展开状态感知方法,系统包含了红外光线产生系统与接收系统,采用红外光线产生系统发射的890 nm波段光线作为信息载体,经空间柔性展开结构"豆荚杆"通道后由红外光线接收系统转换为电信号,通过对电信号处理得到柔性结构展开状态信息。系统具有无动作机构部件、无较大能量消耗及数据带宽要求小等优点,对原有展开过程基本不产生影响。通过理论分析证明了该方法的可行性,试验验证了该方法中红外光线产生系统光功率、红外光线接收系统光电晶体管阵列上拉电阻以及工作温度等参数对展开判定准确性的影响。通过试验得到,现有展开状态红外感知系统的红外光线产生系统光功率参数大于25 mA、红外光线接收系统上拉电阻特征参数大于15 kΩ是系统工作的理想包络。在温度交变环境下,当红外光线接收系统上拉电阻特征参数不大于50 kΩ时,展开状态红外感知系统在125℃以下温度环境中能够有效的判定遮光罩系统的状态参数。为同类型柔性遮光罩系统监测方案设计及在轨温度交变环境下应用策略提供了试验数据基础,具有广泛前景。

关键词：遮光罩展开状态红外感知近红外光线阻隔

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适用于遥感器遮光罩的复合材料及工艺研究

宇航学报 2014年第6期35卷 726-734页

作者：章令晖陈萍王琦洁房海军李雨默曹学强李甲申北京空间机电研究所北京100076 中国空间技术研究院北京100086

针对空间遥感器系统的发展演变,分析了遮光罩所用材料体系的变化情况,重点总结了高性能纤维增强树脂基复合材料在空间遥感器遮光罩中的应用情况。从工程化应用水平来看,目前尚处于在替代传统材料满足型号产品需求的较低阶段,本文简要归... 详细信息

针对空间遥感器系统的发展演变,分析了遮光罩所用材料体系的变化情况,重点总结了高性能纤维增强树脂基复合材料在空间遥感器遮光罩中的应用情况。从工程化应用水平来看,目前尚处于在替代传统材料满足型号产品需求的较低阶段,本文简要归纳了其中存在的主要问题。针对蜂窝夹层结构、光阑结构、薄壁壳体结构等不同类型的空间遥感器遮光罩,本文介绍了其所适用的复合材料及其成型工艺。同时,结合材料选择、设计工艺性、工艺设计等工程化应用中的关键环节,作了尝试性地探讨,并对高性能纤维增强树脂基复合材料的实际应用效果进行了评价。最后,就未来空间遥感器系统的发展对材料工艺的需求作了展望。

关键词：空间遥感器遮光罩复合材料成型工艺工程化应用

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地球静止轨道激光通信系统的遮光罩优化设计

中国激光 2019年第2期46卷 191-198页

作者：刘伟达罗忠宝李响张立中吉林工程技术师范学院电气工程学院吉林长春130052 长春理工大学机电工程学院吉林长春130022 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心吉林长春130022

针对激光通信系统视场角小的特点和地球静止轨道外热流变化的情况,提出了在地球静止轨道激光通信系统的内壁添加栅板的遮光罩优化设计方案。采用能束均匀分布法,以光学天线主镜为例,进行了遮光罩的二次辐射分析,以能量遮挡率不高于3%为... 详细信息

针对激光通信系统视场角小的特点和地球静止轨道外热流变化的情况,提出了在地球静止轨道激光通信系统的内壁添加栅板的遮光罩优化设计方案。采用能束均匀分布法,以光学天线主镜为例,进行了遮光罩的二次辐射分析,以能量遮挡率不高于3%为约束条件,得出了优化后的遮光罩结构。由优化后的遮光罩主镜、次镜温度水平和主镜、次镜温度差的仿真结果可知,与传统空心圆柱形遮光罩相比,所设计的遮光罩可以使激光通信可通率从81.51%提高到92.17%。

关键词：光通信遮光罩二次辐射栅板可通率

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星敏感器遮光罩检测技术研究(特邀)

红外与激光工程 2023年第9期52卷 47-57页

作者：杜伟峰王燕清姜丽辉毛晓楠陈楠上海航天控制技术研究所上海201109

星敏感器在轨工作期间周期性地受到以太阳光为主要来源的杂散光干扰,导致恒星或感知目标捕获失效,轻者姿态数据无效,重者面临被非合作目标定向攻击。在杂散光抑制过程中,遮光罩可将太阳光消减至10-5~10-6量级,从而有效减少太阳光对像面... 详细信息

星敏感器在轨工作期间周期性地受到以太阳光为主要来源的杂散光干扰,导致恒星或感知目标捕获失效,轻者姿态数据无效,重者面临被非合作目标定向攻击。在杂散光抑制过程中,遮光罩可将太阳光消减至10-5~10-6量级,从而有效减少太阳光对像面的污染。然而,在遮光罩研制过程中,因散射模型精度不高、挡光环刃口厚度无法有效测量,导致实际遮光罩消光性能达不到预期设计要求。文中在粗糙度为1.0μm铝合金基材上测量Magic black消光涂层,并拟合出偏差小于10%的散射模型;针对挡光环刃口的特殊构造,提出利用同轴远心光路检测刃口厚度,检测精度优于1.2μm;最后以遮光罩消光比定量测试以及外场杂散光观星测试考核遮光罩杂散光抑制性能。结果表明,用拟合后的BRDF散射模型,比朗伯散射体精度提升40%;刃口检测可保障遮光罩消光性能,使得遮光罩消光比理论仿真与实际测试偏差小于12%;暗室杂散光测试使得在24°太阳光入射时像面平均灰度为55.80;外场观星杂散光测试时精度变化量不超过0.5″。该星敏感器遮光罩检测方法可为其他光电类敏感器提供理论基础与技术支持。

关键词：星敏感器遮光罩杂散光抑制 BRDF 刃口检测

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星载激光通信系统遮光罩的优化设计

光学精密工程 2017年第2期25卷 342-350页

作者：刘伟达康一丁李小明孟立新张树仁张立中长春理工大学机电工程学院吉林长春130022 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心吉林长春130022

为了提高某GEO对地激光通信系统的可通率,改善光学天线主镜、次镜的温度水平和温度不均匀性,对其遮光罩进行了优化设计。结合地球同步轨道外热流特点,在不降低通信信号性能的前提下,提出了内壁等间距排布栅板的遮光罩结构。首先,以能量... 详细信息

为了提高某GEO对地激光通信系统的可通率,改善光学天线主镜、次镜的温度水平和温度不均匀性,对其遮光罩进行了优化设计。结合地球同步轨道外热流特点,在不降低通信信号性能的前提下,提出了内壁等间距排布栅板的遮光罩结构。首先,以能量遮挡率不高于5%为约束条件,讨论栅板、遮光罩内壁对主镜阳光辐射角系数的影响,得出遮光罩优化设计方案;其次,采用IDEAS软件开展系统热设计仿真分析,考核栅板布局对主镜和次镜温度指标的影响;最后,计算采用优化后的遮光罩时的激光通信可通率。从温控的角度分析,遮光罩内壁平行和垂直于赤道面方向都等间距布置4块栅板时,与采用传统空心圆柱形遮光罩相比,可通率从81.51%提高到91.21%。

关键词：激光通信遮光罩栅板温度水平温度不均匀性

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超短型内嵌式遮光罩设计

光学精密工程 2016年第11期24卷 2683-2688页

作者：李洋廖志波穆生博郭悦王海超北京空间机电研究所北京100094

为了在不影响杂散光抑制效果的同时减少空间遥感器的结构尺寸,方便其姿态控制,提出了一种超短型内嵌式遮光罩。介绍了超短型内嵌式遮光罩的基本结构形式及其优化设计方法。重新设计了遮光罩的形状,采用超短型多层遮光筒结构代替了传统... 详细信息

为了在不影响杂散光抑制效果的同时减少空间遥感器的结构尺寸,方便其姿态控制,提出了一种超短型内嵌式遮光罩。介绍了超短型内嵌式遮光罩的基本结构形式及其优化设计方法。重新设计了遮光罩的形状,采用超短型多层遮光筒结构代替了传统设计中过长的外遮光罩。改变了遮光罩与主体结构的安装方式,将遮光罩嵌入式安装于空间遥感器的主体结构,最大限度地压缩了结构尺寸。以某航空相机光学载荷为例,分析了该种遮光罩的可行性和消杂散光效果。采用Light-tools软件优化设计了双层同心圆柱筒结构的遮光罩,并对该遮光罩的杂散光抑制效果进行了评估。模拟计算结果表明,外遮光罩采用超短型内嵌式结构后,遮光罩总长度和重量均减小为传统设计结果的1/3。系统的点源透过率(PST)曲线显示其整体呈下降趋势,且在离轴角大于25°后,光学系统的PST降低到10^(-7)以下。另外,设计的遮光罩能够有效抑制视场外杂散光,其杂散光抑制能力与其他离轴、同轴系统大体相当,满足使用需求。

关键词：空间遥感器遮光罩超短型内嵌式结构点源透过率(PST) 杂散光

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星敏感器遮光罩出口杂光的辐照度测试

光学精密工程 2017年第6期25卷 1464-1471页

作者：陈赟郑循江刘宗明杜宣上海航天控制技术研究所上海200233

面向星敏感器在轨应用时杂光抑制的迫切需求,开展了星敏感器遮光罩出口杂光辐照度分布定量测试。基于微型光纤光谱仪、二维高精度位移台以及太阳模拟器搭建了可逐点扫描的杂光测试平台,并将辐射测量软件与运动控制软件进行有效整合,开... 详细信息

面向星敏感器在轨应用时杂光抑制的迫切需求,开展了星敏感器遮光罩出口杂光辐照度分布定量测试。基于微型光纤光谱仪、二维高精度位移台以及太阳模拟器搭建了可逐点扫描的杂光测试平台,并将辐射测量软件与运动控制软件进行有效整合,开发系统集成测试软件,完成遮光罩出口杂光辐照度分布的实时定量测量。针对获取的不同光照入射角下遮光罩出口处的测量计数值,根据测量时设定的积分时间及保存的暗背景数据以及光谱仪定标数据计算获得遮光罩出口处的杂光辐照度分布。数据处理结果表明:遮光罩在出口处的杂光辐照度约为102 W/cm^2,而且分布不均匀。基于误差分析理论构建了测量误差模型,误差计算结果为4.87%,表明了测量方案的合理性和可行性。测量数据可为星敏感器系统方案设计、论证、测试、定型及应用提供重要的技术支持。

关键词：星敏感器遮光罩杂散光抑制照度分布数据处理误差分析

航天遥感器里奇-克雷蒂安系统遮光罩的设计和分析

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光学学报 2000年第6期20卷 821-826页

作者：宋宁韩心志李润顺孙胜利哈尔滨工业大学航天电子与光电工程系哈尔滨150001 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

提出一种航天遥感器里奇 -克雷蒂安 (R- C)系统遮光罩的设计方法 ,并给出其数值计算过程 ,以确定 R- C系统遮光罩的尺寸和口径。同时 ,依据 R- C系统的特点 ,提出其杂散辐射的计算方法 ,用以估计遮光完善 R- C系统的杂光水平。通过计算... 详细信息

提出一种航天遥感器里奇 -克雷蒂安 (R- C)系统遮光罩的设计方法 ,并给出其数值计算过程 ,以确定 R- C系统遮光罩的尺寸和口径。同时 ,依据 R- C系统的特点 ,提出其杂散辐射的计算方法 ,用以估计遮光完善 R- C系统的杂光水平。通过计算得到的系统的点源透过率 ,可对系统的杂散辐射抑制能力进行评价。

关键词：遮光罩航天遥感器里奇-克雷蒂安系统

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星敏感器中遮光罩设计及结果模拟

光电工程 2001年第3期28卷 12-15,20页

作者：卢卫李展张建荣田宏林玲王彦中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室四川成都610209

采用星敏感器测量卫星姿态是现行方法中精度最高的 ,而星敏感器的遮光罩设计是其中关键技术之一。星敏感器的精度取决于星点的位置计算精度 ,而星点位置计算需要有效的提取星点 ,这则取决于遮光罩对杂光的消除量级。针对这一情况 ,本文... 详细信息

采用星敏感器测量卫星姿态是现行方法中精度最高的 ,而星敏感器的遮光罩设计是其中关键技术之一。星敏感器的精度取决于星点的位置计算精度 ,而星点位置计算需要有效的提取星点 ,这则取决于遮光罩对杂光的消除量级。针对这一情况 ,本文着重阐述遮光罩的设计 ,并采用一套 Opti CAD的光学软件和 MONTE- CARLO算法对进入遮光罩的光线进行模拟。最后对其结果分析。

关键词：星敏感器遮光罩杂光 Monte-carlo算法