隨著航空航天技術(shù)的廣泛應(yīng)用和微納衛(wèi)星技術(shù)的飛速發(fā)展,世界各國(guó)對(duì)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(jià)比,應(yīng)用價(jià)值日趨凸現(xiàn),特別是光學(xué)遙感領(lǐng)域,發(fā)展適用于微納衛(wèi)星的高性能緊湊型光學(xué)載荷正成為世界各種競(jìng)相發(fā)展和激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。本文探索與研究光學(xué)遙感相機(jī)的緊湊化設(shè)計(jì)以適應(yīng)微納衛(wèi)星緊張的星上空間。本文主要包含以下幾個(gè)方面:1)介紹了國(guó)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(jī)的工作模式及其原理并計(jì)算得到光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo),確定了光學(xué)系統(tǒng)的基本形式。2)針對(duì)同軸折反射式光學(xué)系統(tǒng)的緊湊化問題,在光學(xué)系統(tǒng)中采用負(fù)光焦度的校正鏡組,并引入曼金鏡使得光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)緊湊化。分析總結(jié)了曼金鏡的初級(jí)像差理論。曼金鏡的引入使得光學(xué)系統(tǒng)筒長(zhǎng)進(jìn)一步縮短,符合了光學(xué)系統(tǒng)緊湊化設(shè)計(jì)理念。3)針對(duì)同軸三反射式光學(xué)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(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計(jì)算方法,給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)、公差分析結(jié)果及相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本設(shè)計(jì)開辟了光學(xué)系統(tǒng)的輕量化、簡(jiǎn)捷化的新思路。4)對(duì)緊湊化設(shè)計(jì)的同軸三反射式光學(xué)系統(tǒng)做雜散光分析。對(duì)光學(xué)系統(tǒng)建立雜散光分析... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

Rapid-Eye衛(wèi)星相機(jī)

微納衛(wèi)星遙感相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)緊湊化設(shè)計(jì)與雜散光分析4戶提高了有效的全球快速觀測(cè)服務(wù)。圖1.2Flock衛(wèi)星相機(jī)Figure1.2FlockSatelliteCamera2013年美國(guó)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(yùn)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(shí)可選擇凝視視頻成像與推幀（pushframe）模式。推幀模式下，探測(cè)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(jìn)行圖像處理從而將技術(shù)的復(fù)雜性從航天器推向了地面，降低衛(wèi)星運(yùn)行成本。光學(xué)成像系統(tǒng)采用如圖1.3所示的同軸兩反RC（Ritchey-Chrétien）式結(jié)構(gòu)，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(cè)器拼接成的焦面上。光學(xué)系統(tǒng)焦距3600mm，F(xiàn)數(shù)10.4，全視場(chǎng)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(jī)光學(xué)系統(tǒng)緊湊化設(shè)計(jì)與雜散光分析4戶提高了有效的全球快速觀測(cè)服務(wù)。圖1.2Flock衛(wèi)星相機(jī)Figure1.2FlockSatelliteCamera2013年美國(guó)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(yùn)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(shí)可選擇凝視視頻成像與推幀（pushframe）模式。推幀模式下，探測(cè)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(jìn)行圖像處理從而將技術(shù)的復(fù)雜性從航天器推向了地面，降低衛(wèi)星運(yùn)行成本。光學(xué)成像系統(tǒng)采用如圖1.3所示的同軸兩反RC（Ritchey-Chrétien）式結(jié)構(gòu)，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(cè)器拼接成的焦面上。光學(xué)系統(tǒng)焦距3600mm，F(xiàn)數(shù)10.4，全視場(chǎng)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]大視場(chǎng)三線陣航空測(cè)繪相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 姚園,許永森,丁亞林,遠(yuǎn)國(guó)勤.  光學(xué)精密工程. 2018(09)
[2]大口徑超長(zhǎng)焦距緊湊型光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 徐萌萌,薛棟林,曾雪鋒.  應(yīng)用光學(xué). 2018(05)
[3]微納衛(wèi)星光學(xué)有效載荷的發(fā)展機(jī)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(xué)技術(shù)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(yīng)用現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]. 陸震.  兵器裝備工程學(xué)報(bào). 2018(06)
[6]面向遙感應(yīng)用和空間環(huán)境探測(cè)的微納衛(wèi)星發(fā)展思考[J]. 傅丹膺,周宇,鄒斌,王平,黃長(zhǎng)寧,楊生勝,易忠,田川.  衛(wèi)星應(yīng)用. 2018(05)
[7]空間武器的發(fā)展態(tài)勢(shì)[J]. 陸震,馮向京.  兵器裝備工程學(xué)報(bào). 2017(09)
[8]太空探索正在進(jìn)入航天器集群時(shí)代[J]. 聞新.  人民論壇·學(xué)術(shù)前沿. 2017(05)
[9]微納衛(wèi)星光學(xué)載荷技術(shù)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(guó)際太空. 2016(10)

博士論文
[1]反射式日冕儀的設(shè)計(jì)與雜散光分析[D]. 李達(dá).中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014

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



本文編號(hào)：3468070