多光谱相机高稳定性光机结构设计技术

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1、第33卷第3期航天返回与遥感2012年06月SPACECRAFTRECOVERY&REM0TESENSING85多光谱相机高稳定性光机结构设计技术蔡伟军范斌张凤芹李庆林魏鑫(北京空间机电研究所．北京100076)摘要文章针对测绘应用对多光谱相机设计的技术要求，从影响相机内方位元素和在轨成像品质因素出发，结合三反离轴相机的特点，重点分析多光谱相机高稳定性设计(力学和热)。多光谱相机主体反射镜通过选取零膨胀的微晶玻璃和殷钢材料，降低了反射镜的热敏感性，反射镜组件通过采用四点球铰无应力支撑技术实现了反射镜的静定支撑、消

2、除掉了反射镜装配应力，保证了反射镜面型的稳定性相机主体结构与卫星的连接采用柔性卸载结构设计，卸载了卫星结构由于热变形而导致的相机结构变化．保证了相机主体结构的在轨性能稳定性。通过对整个相机进行有限元分析和环境试验，有效地验证了设计的正确性．多光谱相机主体具有较好的结构稳定性。关键词稳定性光机结构多光谱相机空间遥感“资源三号”卫星中图分类号：V445．8文献标识码：A文章编号：1009—8518(2012)03—0085—08DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2012。03．011HighO

3、pto。。mechanicalStabilityDesignofMulti-spectralCameraCAIWeijunFANBinZHANGFengqinLIQinglinWEIXin(BeijingInstituteofSpaceMechanics＆Electricity，100076，China)AbstractAccordingtotheinnerorientationelementsandimagingqualityrequirementsofmappingapplicationtomulti-spe

4、ctralcameraandcombinedwithof—axisTMAsystem．Highopto—mechanicalstabilitvdesignisintroducedinthispaper．ZerodurglassandInvasteelarewidelyusedinthecamera．becausetheir1owandtailorablethermalexpansioncoefficient(CET)canreducethethermalsensitivityofthemirrors．Bvusin

5、gfour—pointsphericalhingeinreflectorsupportingstructurethestressinreflectorassemblingiseliminated．which，ensuresthestabilityofopticalsurface．Anunloadingstructurebasedontheprincipleofflexiblehingeisusedforconnectionbetweenthecameraandthesatellite．Thestructurere

6、ducethedeformationofcamerastmctuI-ecausedbvthechangeofthermalenvironment．Finally，thestabilityofthecamerawasvalidatedbyanalysisandenvironmenttest&Keywordsstability；opto-mechanical；multi—spectralcamera；spaceremotesensing：ZY一3satellite1引言“资源三号”卫星是中国第一颗民用立体测绘卫星，卫

7、星通过三线阵相机拍摄高几何定位精度的立体图像．通过多光谱相机影像与三线阵正视相机全色影像的融合处理，确定地形图上主要地物的物理属性，生成彩色正射影像产品。为确保对所观测地物的平面定位精度，用户及卫星总体对多光谱相机在轨内方位元素收稿日期：2012—04—01基金项目：国家重大科技专项工程航天返回与遥感2012年第33卷另外，相机主体随机振动试验结果显示，主镜组件、三镜组件、折转镜组件及次镜组件等测量点的响应均方根放大倍数均不超过3，主体结构具有较好的动力学特性，能够保证相机经过发射段人轨后反射镜位置关系稳定性。4

8、相机柔性卸载装星设计多光谱相机采用三反离轴光学系统形式，对反射镜间的角度关系要求较高(光学公差要求小于10”)相机主体与卫星顶部构架的热耦合分析显示：当相机主体与载荷舱顶部构架直接连接情况下．如果相机主体与顶部构架出现5~C的温度差，热变形引起的相机反射镜角度变化将超出光学系统公差要求范围(约为40”．直接影响多光谱相机的成像品质和内方位元素，为了提高相机主体的环境适应性