基于热致低频误差的空间相机成像质量分析-论文.pdf

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1、第34卷光学学报光学前沿——信息光学2O14年9月ACTA0PTICASINICA专刊基于热致低频误差的空问相机成像质量分析窦强李劲东朱军曹启鹏周宇／航天东方红卫星有限公司，北京100081、＼中国空间技术研究院，北京100094／摘要提出了一种基于在轨姿态变化的光机热一体化集成分析方法，引入了在轨实时姿态机动参数，实时反映卫星相机瞬态的外热流及温度场低频动态变化过程。根据实时温度场数据进行在轨热变形分析，用热变形数据计算相机光轴指向进行动态变化情况分析，用光学系统动态调制传递函数(MTF)及光轴指

2、向变化情况对相机成像质量进行评估。分析结果表明，高分辨率遥感卫星在轨姿态变化会导致相机外热流变化剧烈，外热流的变化使相机光机结构温度场发生变化，相机热稳定性能遭受严酷考验，温度水平波动和温度梯度造成的热应力使得光学系统产生热弹性变形及波面变化，严重影响成像质量。关键词遥感；成像质量；热光学；外热流；空间相机中图分类号O436文献标识码Adoi：l0．3788／AOS201434．sl1l006AnalysisofImagingQualityofSpaceCameraBasedonThermallyI

3、nducedLowFrequencyErrorDouQiangLiJindongZhuJunCaoQipengZhouYu／DFHSatelliteCo．Ltd．，BeOing100081，China、＼。ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China／AbstractAthermal／structura1／opticalintegratedanalysismethodbasedonthechangesofsatelliteattitudeando

4、rbitmaneuverparametersiSpresented，whichcanreflectsatellitecameratransientheatfluxandthetemperaturefieldofthelowfrequencydynamicprocess．Dependingonthedataofreal—timetemperaturefield，thereal-timeon—orbitthermaldeformationiSanalyzed．andthecameraopticalaxi

5、sdirectionofdynamicvariationiScalculatedwiththermaldeformationdata．Themodulationtransferfunction(MTF)oftheopticalsystemandthedynamicopticalaxisdirectionchangesareusedtoevaluatetheimagequalityandtheeffectofthethermalcontrolstrategy．Theanalysisshowsthata

6、ttitudechangesofhighresolutionremotesensingsatellitecauseexternalheatfluxchangesinitscamera，whichcausesthetemperaturefieldchangesofcameraopticalandmechanicalstructure．Thus，thermalstabilityofthecamerasuffersordea1．Thermalstresscausedbythetemperaturefluc

7、tuationandthetemperaturegradientmakestheopticalsystemtoproducerigidbodydisplacementandwavefrontaberration．Asaresult，theimagingqualityisredused．Keywordsremotesensing；imagingquality；thermaloptical；heatflux；spacecameraOCIScodes110．6820；12O．O280；220．3620；3

8、50．53401引言星对地观测的时间分辨率，扩大了观测区域，使得卫星兼具侦查与测绘能力。然而，姿态机动必然会带近年来，快速姿态机动能力成为遥感卫星重要来一系列空问外热流问题，外热流的变化使得空间技术指标之一，其突出特点是同一卫星兼具高分辨光学系统结构产生温度水平和温度梯度变化，造成率成像能力和快速精确侧摆定位能力。快速侧摆成系统热变形，引起光学系统的刚体位移及波面畸变，像、同轨多条带成像、同轨立体成像等功能提高了卫收稿日期：2013—10—15；收到修改稿日期：201