微振动对高分辨率空间相机成像影响的集成分析.pdf

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1、航天返回与遥感第33卷第2期SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2012年04月微振动对高分辨率空问相机成像影响的集成分析张博文王小勇胡永力(北京空间机电研究所，北京100076)摘要文章应用集成建模思想对某型高分辨率空间相机进行了微振动影响的结构一光学集成分析。首先分别建立了该空间相机的微振动载荷模型、结构有限元模型和光学系统模型。然后对微振动载荷作用下的结构有限元模型进行动力学分析，获得空间相机各光学元件的响应位移，并输入到CodeV光学模型中做光学系统仿真分析，得出MTF下降和像移情况。通过结果数据的对

2、比分析表明，空间相机对沿坐标轴平动和转动的6种微振动载荷具有不同的响应敏感性，为改进设计、隔振抑振提供了参考。关键词微振动成像品质集成分析空间相机中图分类号：V57文献标识码：A文章编号：1009—8518(2012)02—0060—07DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2012．02．010IntegratedAnalysisonEffectofMicro-vibrationonHighResolutionSpaceCameraImagingZHANGBowenWANGXiaoyongHUYongli(Beij

3、ingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractBasedonintegratedlymodelingmethod，astructural-opticalintegratedanalysisoneffectofmicro—vibration0nahighresolutionspacecameraiscarriedoutinthispaper．Firstly，amicro—vibrationmodel，astructuralmodelandanopt

4、icalmodelofthespacecameraaredeveloped．Secondly，thepaperobtainstheresponsedisplacementofeachopticalcomponent，byusingdynamicsanalysisofspacecamerastructuralFEM．TheopticalsystemMTFdescendingandimagemotioncanalsobeobtainedbyusingCodeVopticalsimulationsoftware．Theresultsshowt

5、hatthespacecamerahasdifferentsensitivitiestotranslationalandrotationalmicro—vibrationsineachofthreeaxes，whichcanbeusedtoimprovethestructuraldesignandmitigatethedisturbanceimpact．Keywordsmicro-vibration；imagequality；integratedanalysis；spacecamera1引言在航天遥感卫星寿命期中。由于时刻受到星上活动部

6、件以及空间环境的影响，卫星会发生微振动。这种微振动能量小，频带宽，姿态控制系统很难测控，而且会引起组成空间相机结构和光学系统的各个零件内部的微变形或者相互之问的微位移，影响成像品质。这一问题随着航天遥感向着更高分辨率的发展而日趋凸收稿日期：2012—02—10基金项目：国家高技术研究发展计划(No．2008AA120901)资助第2期张博文等：微振动对高分辨率空间相机成像影响的集成分析61显．成为高分辨率光学遥感领域必须解决的关键技术问题由于微振动特性复杂。并且对多个子系统都有影响．传统的方法单纯地针对其中某个子系统进行分析往往得不到很

7、好的效果。从国外的发展情况看．集成建模思想是解决这类多学科不同子系统间相互关联工程问题的有效手段．而且在“下一代空间望远镜”(NGST)等高分辨率遥感系统的整星微振动影响研究中获得了成功的应用。集成建模是指综合地考虑结构、控制、光学等对成像品质有重要影响的子系统．运用各学科建模工具分别建立分析模型．然后通过微振动作用在各子系统之间的传递联系进行集成．形成一个完整的系统级输入输出模型的方法『11本文将集成建模思想应用到空间相机系统的微振动影响分析上．结合高分辨率空间相机的设计特点．首先对结构一光学集成分析模型的建立进行探讨．然后以某型高分

8、辨率空间相机为研究对象做了实例分析．为微振动问题的进一步深人研究提供了有价值的参考2结构一光学集成分析模型的建立2．1微振动载荷模型作用于空间相机结构的微振动载荷是由航天器在轨工作时存在的一系列干扰源引起的