高马赫航空遥感器光学窗口的光机热分析

为了获得航空光学遥感器高质量成像,分析了高马赫飞行下温度和压力对光学窗口光学性能的影响。首先利用有限元分析软件计算出窗口玻璃在指定温度场或压力场和边界条件作用下的变形量;然后根据得到的窗口玻璃表面节点的位移变化,再以Zernike多项式为接口拟合镜面变形,将计算出的Zernike拟合系数带入光学分析软件ZEMAX中进行分析;最后结合某光学系统对比分析了温度场和压力场作用下的光学系统传递函数图。通过对比结果分析可知,高马赫飞行时,窗口玻璃上产生的温度场对光学系统的传递函数的影响比窗口上的压力场大得多。结果表明,高马赫飞行中,窗口玻璃的设计应更多程度的考虑温度影响。此分析可为高马赫工况下光学窗口的设计提供一定参考。     

航空遥感相机Ronchi光栅自准直检焦模型分析与验证

为解决航空遥感相机检焦系统故障分析、元器件选型及提高检焦精度的问题,本文深入研究了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦法。首先,归纳总结了国内外航空相机常用的几种检焦方法,对比了每种检焦方法的优缺点。接着,重点介绍了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦系统的构成和工作原理,建立了数学模型,模拟了检焦系统在不同像面位置处的输出波形。然后,为衡量离焦程度,提出了离焦评价因子的概念,接着分析了光学系统的衍射效应和像差大小、Ronchi光栅的周期选择及检焦光源的能量分布这三种因素对检焦精度的影响,给出了Ronchi光栅周期的选择方法。最后,通过实验的方法对本文的仿真结果加以验证。实验结果表明:合焦波形的峰峰值占比0.82,对应0.05 mm步长下的平均检焦分辨力约为10%。     

斜视航空相机的斜距离焦补偿

针对斜视航空相机成像时产生的离焦,设计了相应的调焦机构以补偿斜距离焦量。分析了斜距离焦原理,得出了斜距离焦补偿量的计算公式,并提出采用凸轮机构对斜距离焦量进行补偿。考虑传统的基于偏心凸轮的斜距调焦机构的理论模型具有数学近似的缺点,设计了理论模型没有进行数学近似的基于圆柱凸轮的斜距调焦机构。由于斜距调焦机构设计时是基于某一典型高度,当相机工作于其他高度时会产生剩余离焦量,文中分析了剩余离焦量产生的原因、处理方法和处理流程,从而使斜距离焦量在相机所有工作高度和扫描角范围内均得到补偿,为相机获得高质量图像提供了条件。最后,在实验室利用平行光管模拟了不同物距的成像,验证了提出的斜距调焦机构的有效性和准确性。     

一种斜视画幅遥感相机异速像移计算与补偿实现

以一种斜视胶片步进画幅相机为例,介绍了一种基于该相机的像移补偿策略及具体实现过程。画幅相机由于横向视场较大,使得每幅横向各个视场目标对应物距各异,最终导致目标像相对探测器产生了异速像移。对产生异速像移实质给出了数学推导,对偏流机构存在的必要性进行了分析,提出了一种利用两轴旋转扫描镜,同时结合旋转偏流机构和曝光帘缝的像移补偿方案。最后,在已知相机俯角和视场角等信息情况下,推导出了具体的像移补偿公式。     

线阵相机二维高精度内方位元素标定

针对精密测角算法标定线阵相机内方位元素时仅标定一维方向的主点坐标及畸变,导致该标定算法适应性及精度受限的问题,提出了一种线阵相机二维高精度内方位标定方法。首先,分析了线阵相机内方位元素模型,然后,针对该模型提出了一种基于二维转台的二维标定方法,并给出了详细的标定步骤及数据处理方法,最后,将本文提出方法的标定结果与精密测角算法的标定结果进行了对比,结果表明,本文提出的标定方法的重投影误差为0.34pixel,相比于精密测角算法的1.25pixel,显著提高了标定精度,且标定时不需要进行对准、调平等操作,标定过程操作简单。     

胶片型航空画幅遥感相机中负压展平机构的设计

航拍成像胶片的展平精度是影响相机分辨率的主要因素.长焦距、大画幅、高分辨率的胶片式画幅遥感相机要求在给定的摄影周期内快速、精密地将胶片展平在片台上.为实现画幅尺寸为114 mm×114 mm的胶片展平精度达到0.034 mm,吸附时间为420 ms,提出了一个较完善的胶片展平机构,介绍了利用负压将胶片展平在焦平面板上的方法.阐述了该展平机构的组成和工作原理,给出了片台的结构形式,并通过分析计算得出关键器件的选择依据.提供了一种利用光学技术来定性检测展平精度的方法.经成像试验验证,该方法可满足使用要求.     

一种提高碳纤维复合材料框架结构应用性能的结构技术

分析了碳纤维复合材料的基本性能,探讨提高碳纤维复合材料结构性能的预埋技术措施,给出了预埋件的选取原则和几种典型结构形式.设计制备了框架式碳纤维复合材料构件,其最大外形尺寸为1 200mm×790 mm×695 mm、质量为41kg,其上安装质量为125 kg的仪器,经正弦扫描振动和随机扫描振动试验,该构件可承受20.4 g加速度载荷,试验后支架完好无损.     

《航空相机技术》专题文章导读

航空遥感是获取地面信息的重要技术手段，航空相机作为航空遥感器的主要载荷形式之一，被世界各国广泛用于资源普查、地形测绘、军事侦察等许多领域。航空相机按成像介质可分为胶片型和CCD传输型两类；按成像方式则可分为推扫式、画幅式、全景式（摆扫式）等。     

用作图法判定航空相机TDI CCD积分方向

由于Time Delay and Integration CCD(TDI CCD)是一种类似面阵结构的线阵输出CCD,其光电荷转移具有一定的方向性,所以TDI CCD图像传感器的积分方向与CCD成像运动方向必须保持一定的关系才能成像。本文以推扫成像相机和摆扫成像相机为例,介绍了一种基于高斯成像原理的作图法,用以确定TDI CCD积分方向与传感器成像运动方向的关系,分析和论证表明,TDI CCD的积分方向必须与地物在像面上的像移方向一致。 实践证明这种方法可以清楚、简便、快速地确定TDI CCD的积分方向,从而确定TDI CCD的安装方向,适宜在实际的工程设计中采用。     

大口径反射镜水平集拓扑优化设计

为了设计适用于空间望远镜的具有质量轻、刚度高、高面形精度特点的大尺寸反射镜,提出了基于水平集方法的反射镜拓扑优化设计方法。首先,在口径1 m反射镜镜体初始结构模型的基础上建立有限元模型,基于SIGFIT采用DRESP2建立面形RMS的目标响应函数,将镜面面形精度直接作为目标函数,在重量约束条件下,基于变密度算法与水平集拓扑方法分别进行优化设计,并基于OSSmooth功能对设计结果分离阈值进行研究。通过对优化模型分离阈值进行分析,得到最优化的输出结构模型。采用水平集方法的拓扑优化设计方法的中间密度单元格数目远小于变密度方法,输出结构边界连接性更好。优化模型面形RMS值小于/50（=632.8 nm）,满足设计指标。