“高分二号”卫星高分辨率相机技术创新及启示

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1、航天返回与遥感第36卷第4期10SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2015年8月“高分二号”卫星高分辨率相机技术创新及启示杨秉新曹东晶（北京空间机电研究所，北京100190）摘要文章介绍了“高分二号”（GF-2）卫星高分辨率相机的主要参数和特点，并将其主要性能参数与国际上同类相机进行了对比；介绍了GF-2卫星在相机总体方案、星地一体化、隔离微振、精密热控等方面的技术创新；通过全链路分析和仿真等技术手段，将F/P=1设计理念与调制传递函数补偿技术结合起来，实现了相机的轻小型化，图像品质满足用户的要求。最后，文章

2、给出了从GF-2卫星相机研制中得到的启示。关键词技术创新调制传递函数高分辨率相机“高分二号”卫星航天遥感中图分类号:TP732文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)04-0010-06DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.04.002TheTechnologyInnovationandInspirationofGF-2SatelliteHigh-resolutionCameraYANGBingxinCAODongjing（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Elec

3、tricity,Beijing100190,China）AbstractThispaperpresentsthemainparametersandcharacteristicsofGF-2camera,andcomparesitsmainperformanceswiththoseofforeignsimilarcameras.ThispaperalsodiscussesthetechnologicalinnovationofGF-2camerainthefollowingaspects:cameraoverallplan,integrati

4、onofspaceandground,isolationofmicro-vibrationandprecisethermalcontrol.Throughthewholelinkanalysis,simulationaswellasothertechnicalmeans,weintegratethedesignideaofF/P=1withmodulationtransferfunctioncompensationtechnology,makethecameralightandsmall,andtheimagequalitymeetthe

5、requirementsoftheuser.Finally,thepapergivestheinspirationofthedevelopmentoftheGF-2camera.Keywordstechnicalinnovation;modulationtransferfunction;high-resolutioncamera;GF-2satellite;spaceremotesensing0引言“高分二号”（GF-2）卫星是“国家高分辨率对地观测系统重大专项（民用部分）”的重要项目，于2014年8月19日发射成功。卫星上装载有北京空间机

6、电研究所自主研发的两台高分辨率轻小型相机，相机全色谱段（PAN）分辨率为0.8m，多光谱谱段（MS）分辨率为3.2m，两台相机拼接后的幅宽为45.7km。目前卫星已完成在轨测试，各项指标满足设计要求，并已交付使用。这标志着我国民用遥感卫星进入了亚米“高分时代”。图1为GF-2卫星相机拍摄的北京和上海影像。收稿日期：2015-05-20基金项目：国家重大科技专项工程第4期杨秉新等:“高分二号”卫星高分辨率相机技术创新及启示11（a）北京影像（b）上海影像（a）ImageofBeijing（b）ImageofShanghai图1GF-2卫星相机

7、拍摄的影像Fig.1TheimagescapturedbyGF-2satellitecamera随着卫星相机分辨率的提高，相机的焦距增长、口径增大，研制难度和成本增加，费效比问题更加突出。按传统设计，相机静态传递函数（modulationtransferfunction，MTF）需要达到0.2。经计算，GF-2卫星相机口径（D）需要达到0.78m才可能满足分辨率及MTF=0.2的要求。在卫星平台对相机体积和质量的严格限制下，该相机的研制面临较大的技术难度和较长的周期。为实现相机的高分辨率并满足卫星平台的约束条件，GF-2卫星相机进行了多项技

8、术创新，为我国高分辨率卫星相机研发探索了新的技术途径。本文将重点介绍GF-2卫星相机在总体方案、光学系统、光机结构、高速低噪声电子学线路、精密热控、重力卸载装调等方面的技术创新及