航天遥感相机焦平面技术研究

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1、密级:_中国科学院大学University博士学位论文ofChineseAcademyofSciences航天遥感相机焦平面技术研究作者姓名：龚大鹏指导教师：吴清文研究良中国利•学院长春光学精密机械与物？理研究所..-美学位类别:工学博士学科专业:机械制造及其自动化——培养单位:巾S科輔錄鮮觀__編铺:.漏篇;:1:：:--‘：-v2015年4月泛栖緣—•；'；、及:::,!-歸：：暴独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。

2、对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。I学位论文作者签名：金日期:d妨制―学位论文使用授权书木学位论文作者完全了解中W科学院大学及中网科学院长春光学精密机械与物理研究所有关保留、使用学位论文的规定，即：中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权巾国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采JT]影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。

3、(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：指导教师签名：外圣日期：日期：学位论文作者毕业后去向:工作单位：电话:通讯地址：邮编:Researchonfocalplanetechnologyofspaceremote-sensingcameraByGongDa-pengADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofScienceinEngineeringChan

4、gchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciencesApril,2015摘要航天遥感相机焦平面技术研究龚大鹏（机械制造及其自动化）导师：吴清文研究员摘要航天遥感相机是在空间利用成像传感器获取探测目标图像信息的精密仪器，作为重要的信息获取途径越来越受到世界各国的重视。焦平面组件是航天遥感器的感光部件，集成了光、机、电、算、热等多门学科技术，其工作环境苛刻，结构复杂，可靠性要求高。随着分辨力的提高和视场的增大，导致焦平面尺寸不断增大，CCD行频不断提高，焦面处理电路往往复杂庞

5、大，CCD等电子器件发热量大，CCD拼接精度要求高。需要通过合理的设计以及精密的装调手段，实现大尺寸焦平面组件的高刚度，轻质量，在经受运输、发射等过程中的冲击振动载荷时保持足够的稳定性，同时有合理、紧凑的布局和精确的位置关系，以保证相机的成像质量。因此，焦平面技术是航天遥感器研制中的关键技术之一。本文对航天遥感相机焦平面技术进行深入研究，主要完成了以下几个方面的工作。1.概述了国内外航天遥感相机焦平面的主要实现形式，分析了由航天胶卷、面阵CCD与线阵CCD构成的焦面组件的特点及其应用场合，结合航天遥感相机相机焦平面的结构特点，采用时间延迟积分型CCD拼接组成高

6、分辨力航天遥感器的焦平面。对比焦面常用的棱镜拼接、机械拼接、反射镜拼接和交错拼接的优缺点，通过改进采用双面反射镜方案；结合航天遥感相机的工程实际需求，针对双面反射镜方案的光、电、热设计需求进行了一体化分析，讨论了焦平面设计的难点。2.针对相机前后及侧方摆扫的工程要求，建立了相机成像模型；推导出了相机同时进行俯仰以及横滚情况下的CCD重叠像元数计算公式，并进行了误差I中国科学院大学博士学位论文：航天遥感相机焦平面技术研究分析；应用公式计算出了各片CCD搭接的最小重叠像元数；基于公式的计算结果，提出了一种焦面CCD非均匀拼接方法。3.对航天遥感相机的空间环境进行了

7、分析，完成了焦面组件的结构设计。经对航天常用材料属性分析及工程实际需求，选定了4J32作为焦面基板材料，2A12为焦面电箱材料，SiC为焦面反射镜材料；综合考虑反射镜支撑理论以及相机需求，完成了双面反射镜的柔性支撑结构设计；合理设计焦面处理电路及散热回路，实现了结构紧凑的布局。应用有限元法对焦面组件进行了静力学分析、动力学分析以及模态分析。分析结果为：在重力及+5°温升作用下，反射镜面型误差为：PV：42.7nm，RMS:5.5nm；在15kg的均布静力作用时，焦面基板TDICCD连接面的位移量为：4.08m；组件一阶模态：349Hz。结果表明：焦平面组件的

8、力学特性以及热稳定性较好，组件各部分的