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低轨光学卫星相控阵数传期间太阳光规避方法

光学精密工程 2024年第6期32卷 822-832页

作者：童鑫曲友阳刘洁冰宋欣屿戴路长光卫星技术股份有限公司吉林长春130102

为防止低轨光学卫星相控阵数传任务过程中相机进光而对传感器造成损伤,提出了一种相控阵数传任务期间的太阳光姿态规避方法。首先,计算出地心固连坐标系中卫星指向太阳的向量与卫星指向地面数传站的向量,并建立两向量所在平面的单位法... 详细信息

为防止低轨光学卫星相控阵数传任务过程中相机进光而对传感器造成损伤,提出了一种相控阵数传任务期间的太阳光姿态规避方法。首先,计算出地心固连坐标系中卫星指向太阳的向量与卫星指向地面数传站的向量,并建立两向量所在平面的单位法向量。其次,以单位法向量为旋转轴使卫星指向地面数传站的向量以相控阵最大离轴角进行旋转,旋转后的向量即为卫星在地心固连坐标系下的太阳光规避向量。然后,通过太阳光规避向量、地心固联坐标系中卫星的位置及地心固联坐标系到轨道坐标系的转换矩阵,规划卫星在轨道坐标系下的太阳光规避姿态并计算出相控阵指向角。最后,在吉林一号高分02D星上进行了仿真分析和在轨试验。仿真结果表明,在相控阵最大波束角为60°的情况下,卫星使用太阳光姿态规避方法进行数传后,在12月份内相机与太阳光夹角在90°以下的概率由传统凝视姿态数传方法的44.1%降低为2.1%。吉林一号高分02D星在轨试验结果表明,近似相同条件下的两次数传任务在使用太阳光姿态规避方法进行数传后,相机与太阳光的夹角由传统凝视姿态的31.3°~152.1°提升为96.3°~180°,验证了太阳光姿态规避方法可在数传任务期间有效规避太阳光,保证了低轨光学卫星相机在轨的安全性和可靠性。

关键词：光学卫星相控阵数传太阳光规避期望姿态吉林一号高分02D星

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基于月球定标的双相机辐射一致性校正

光学学报 2024年第12期44卷 252-261页

作者：白杨王灵丽武红宇程超杨松黄帅张洁钟兴叶中付长光卫星技术股份有限公司中国科学技术大学信息科学技术学院如你之视(北京)科技有限公司

针对吉林一号光谱星双相机辐射响应不一致的现象，提出基于月球定标的双相机辐射一致性校正方法。利用卫星敏捷成像特性获取双相机对月成像观测数据，解算待定标传感器月球圆盘光谱辐照度，比对Robotic Lunar Observatory(ROLO)辐照度... 详细信息

针对吉林一号光谱星双相机辐射响应不一致的现象，提出基于月球定标的双相机辐射一致性校正方法。利用卫星敏捷成像特性获取双相机对月成像观测数据，解算待定标传感器月球圆盘光谱辐照度，比对Robotic Lunar Observatory(ROLO)辐照度模型，选取双相机辐射响应一致且衰减较小的谱段作为基准谱段，通过计算相对于基准谱段的辐照度比值，核算各个谱段的辐射衰减量，从而校正双相机辐射一致性。对吉林一号光谱02星进行了测试，实验结果表明，双相机辐射在各个谱段有不同程度的衰减，最大衰减量超过30%，所提方法能够有效改善图像目视效果，提高传感器辐射质量。

关键词：测量辐射一致性月球定标 ROLO辐照度模型辐照度比值

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超精密车削中精度层次渐进的两步对刀法

光学学报 2024年第13期 239-247页

作者：陈顺发王佳宁刘畅薛志鹏李明志肖皓维张雷长光卫星技术股份有限公司

为了进一步提高单点金刚石超精密车削的加工精度，满足现代光学元件对高精度制造的要求，对单点金刚石超精密车削过程中高精度的对刀方法进行研究。基于车削加工原理分析创成光学元件时对刀误差对加工表面面形精度的影响。结合传统对刀... 详细信息

为了进一步提高单点金刚石超精密车削的加工精度，满足现代光学元件对高精度制造的要求，对单点金刚石超精密车削过程中高精度的对刀方法进行研究。基于车削加工原理分析创成光学元件时对刀误差对加工表面面形精度的影响。结合传统对刀方法以及误差影响理论分析，提出一种精度层次渐进的两步对刀法，以减小或彻底消除对刀误差，进一步提高加工精度。实验结果表明：相较于传统对刀法，采用所提出的精度层次渐进的两步对刀法对刀所加工出的球面反射镜表面面形均方根（RMS）值和峰谷（PV）值分别降低了52.03%和58.86%，证明高精度的对刀方法是实现光学元件超精密车削加工的重要前提。为提高光学表面车削精度所提出的精度层次渐进的两步对刀法是有效的。

关键词：光学设计单点金刚石车削技术对刀误差光学表面两步对刀法

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新型中小口径反射镜消热刚性支撑结构设计

激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 436-442页

作者：袁健张雷长光卫星技术股份有限公司吉林长春130033

为解决传统柔性支撑中小口径空间反射镜组件热稳定性与结构刚度间的矛盾,提出了一种新型刚性支撑结构,并为某高分辨率空间相机研制了通光口径Φ214 mm的高精度次镜组件。采用“镜体-锥套-支撑筒-刚性基板”组合,通过延长、优化热应力在... 详细信息

为解决传统柔性支撑中小口径空间反射镜组件热稳定性与结构刚度间的矛盾,提出了一种新型刚性支撑结构,并为某高分辨率空间相机研制了通光口径Φ214 mm的高精度次镜组件。采用“镜体-锥套-支撑筒-刚性基板”组合,通过延长、优化热应力在组件内部的传递路径实现了消热目的。刚性支撑次镜组件重2.6 kg、4℃均匀温升工况下面形变化均方根(RMS)仿真值为2.573 nm,装调重力工况下镜体倾角和位移分别为2.028″、0.566μm,与传统柔性支撑方案相比具有突出的优势。实测次镜的面形精度RMS为0.0181λ(λ=632.8 nm),在16℃及24℃时次镜面形变化量不超过0.0025λ;组件基频达到502.1 Hz,在快速高低温循环及大量级振动后次镜面形基本维持不变;装配容差测试中,次镜在0.02 mm不平度的作用下仅发生微弱变形。刚性支撑结构可以显著提升中小口径反射镜工作性能,在遥感器光机结构研制领域内具有广阔的应用前景。

关键词：空间光学反射镜刚性支撑消热面形精度稳定性

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TDI-CMOS焦面组件传热路径优化设计

航天返回与遥感 2024年第2期45卷 92-101页

作者：王建超柏添孔林姜峰张雷长光卫星技术股份有限公司长春130033

为解决TDI-CMOS传感器在轨温漂问题,利用相变储能装置对焦面组件传热路径进行优化设计,以更好的控制传感器芯片在轨成像期间的温升,进一步提高空间相机成像品质。首先根据轨道热流环境及焦面组件工作特性确定仿真及试验边界条件;接着利... 详细信息

为解决TDI-CMOS传感器在轨温漂问题,利用相变储能装置对焦面组件传热路径进行优化设计,以更好的控制传感器芯片在轨成像期间的温升,进一步提高空间相机成像品质。首先根据轨道热流环境及焦面组件工作特性确定仿真及试验边界条件;接着利用现有焦面组件结构进行建模仿真分析并开展热试验,得到优化前各部分温度结果;再根据现有结构进行热控优化设计,研究不同的传热路径对CMOS传感器温度的提升效果,确定出辅以相变储能装置的焦面组件热设计方案;最后开展焦面组件热光学试验,验证设计方案的正确性。试验结果表明,采用针脚散热方案与侧面散热相组合的强化传热方式能够满足CMOS传感器在工作期间5℃以内温升要求,且DN值变化小于0.2%,优化方案有效提高了成像品质。

关键词：焦面组件热控优化相变储能试验验证空间遥感相机

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多通道遥感图像光纤高速传输系统

仪表技术与传感器 2024年第3期 71-74,126页

作者：刘静军贺小军长光卫星技术股份有限公司

遥感相机一般使用TLK2711接口输出图像数据,地面测试设备不能直接对其采集存储。文中设计了一种多通道遥感图像高速光纤传输系统,可对相机输出的TLK2711图像数据进行采集与缓存,并通过光纤接口传输给存储设备。实现了遥感相机与地面存... 详细信息

遥感相机一般使用TLK2711接口输出图像数据,地面测试设备不能直接对其采集存储。文中设计了一种多通道遥感图像高速光纤传输系统,可对相机输出的TLK2711图像数据进行采集与缓存,并通过光纤接口传输给存储设备。实现了遥感相机与地面存储设备之间的高速图像数据通信,解决了现有地检存储设备不能直接进行数据通信的问题。系统设计了多通道TLK2711图像采集模块,多路图像数据分时复用处理模块,基于Aurora64B/66B传输协议光纤传输模块等,使相机图像数据稳定可靠地传给地面存储。经过实验测试,系统图像数据采集准确,数据传输无误码。系统效率高,稳定可靠,满足实际使用需求。

关键词：图像采集 TLK2711 多通道数据调度光纤传输 Aurora64B/66B协议

K7-GTX与VU9P-GTY高速数据远距离通信应用

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仪表技术与传感器 2024年第6期 41-44页

作者：刘静军贺小军王鹏孔祥皓长光卫星技术股份有限公司

在现代高速数据通信领域,数据量快速增长,对通信速率需求越来越高,高速串行收发器GTX/GTH/GTY成为高速通信领域中非常重要的解决方案。文中对不同系列高速串行接口进行远距离高速数据通信与验证,采用Kintex-7 GTX与Virtex UltraScale+... 详细信息

在现代高速数据通信领域,数据量快速增长,对通信速率需求越来越高,高速串行收发器GTX/GTH/GTY成为高速通信领域中非常重要的解决方案。文中对不同系列高速串行接口进行远距离高速数据通信与验证,采用Kintex-7 GTX与Virtex UltraScale+系列的VU9P GTY接口进行非板间接口测试,高速接口间通过1 m长的定制高速线缆连接,通过配置Aurora64B/66B协议IP核设计收发双向数据通信程序,实现了单通道10 Gbit/s的通信速率,并确保数据收发正确。通过IBERT的远端回环实验进行眼图测试和误码率测试,通过ILA测试接收到的有效数据传输无误码,并且系统稳定可靠,满足实际使用需求。

关键词： GTX GTY 高速数据传输 FPGA Aurora64B/66B协议

基于PSIM机载大视场宽谱段偏振光谱成像系统光学设计

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 250-257页

作者：李鑫权张军强吴从均马健卢天姣杨斌中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京101400 长光禹辰信息技术与装备(青岛)有限公司山东青岛260000

为满足偏振光谱成像探测中对于大视场、宽谱段技术要求,设计了一种基于偏振强度调制技术(PSIM)的宽谱段大视场偏振光谱成像仪。针对前置望远镜组,文中对现有国内玻璃材料消色差分析,优选了可见至短波红外的复消色差玻璃,通过控制镜组中P... 详细信息

为满足偏振光谱成像探测中对于大视场、宽谱段技术要求,设计了一种基于偏振强度调制技术(PSIM)的宽谱段大视场偏振光谱成像仪。针对前置望远镜组,文中对现有国内玻璃材料消色差分析,优选了可见至短波红外的复消色差玻璃,通过控制镜组中PSIM模块光线角度,实现大视场内在PSIM模块上的入射角度需求。结合分析结果,采用光学设计软件优化设计。设计结果表明,前置望远系统能够实现波段为400~1 700 nm,视场角为72°,焦距为20 mm, F数为4的高质量成像,全谱段内探测器截止频率处传递函数优于0.4, PSIM模块上最大入射角度为±4.99°,有效保证了各视场内偏振调制的一致性。后置光谱分光系统采用基于Offner结构的凸面光栅,优化结果显示各波段点列图均小于一个像元,在探测器奈奎斯特频率处中心波长的MTF达到0.6,各项指标均满足设计要求。本文对于基于PSIM宽谱段偏振光谱成像仪器的工程化具有很重要的现实意义,对宽谱段光学系统消色差设计也具有一定指导意义。

关键词：偏振成像光谱仪复消色差 PSIM 凸面光栅光学设计

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光学遥感卫星精密敏捷成像控制技术综述

光学精密工程 2024年第5期32卷 678-693页

作者：曲友阳钟兴戴路范林东徐开长光卫星技术股份有限公司吉林长春130102 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

从控制的角度综述了多功能、高质量成像需求下,超稳定、超精确、超敏捷高分辨率光学遥感卫星精密敏捷控制的关键技术和研究进展。以卫星成像与姿态控制系统性能的关系为基础,从姿态机动能力与多功能成像、姿态确定精度与成像质量和姿态... 详细信息

从控制的角度综述了多功能、高质量成像需求下,超稳定、超精确、超敏捷高分辨率光学遥感卫星精密敏捷控制的关键技术和研究进展。以卫星成像与姿态控制系统性能的关系为基础,从姿态机动能力与多功能成像、姿态确定精度与成像质量和姿态控制精度与成像质量三个方面论述了精密敏捷控制技术对光学遥感卫星成像的重要性。在此基础上,结合光学遥感卫星姿态控制系统的组成及原理,分析了影响姿态控制精度和姿态机动能力的主要因素,对高精度姿态确定、精密姿态控制和敏捷姿态控制三个关键技术方向进行了讨论和总结。最后,综合当前技术的发展趋势,围绕一体化成像控制的设计思想展望了精密敏捷控制技术未来的发展趋势,为实现高分辨率光学遥感卫星多功能、高质量成像控制提供了理论依据和工程参考。

关键词：光学遥感卫星多功能成像高质量成像精密敏捷控制一体化成像控制