一種空間tdiccd遙感器光學(xué)雙向掃描系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空間光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于空間光學(xué)遙感器的雙向掃描系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]從20世紀(jì)60年代末，人們就開(kāi)始考慮將衛(wèi)星應(yīng)用于偵察、跟蹤和監(jiān)視。隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，航天強(qiáng)國(guó)都將敏捷衛(wèi)星技術(shù)作為后續(xù)衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。
[0003]敏捷衛(wèi)星與傳統(tǒng)非敏捷衛(wèi)星的本質(zhì)區(qū)別在于其具有滾動(dòng)、俯仰、偏航三軸姿態(tài)機(jī)動(dòng)的能力，而傳統(tǒng)衛(wèi)星僅能星下點(diǎn)成像或僅具有滾動(dòng)能力。但是由于國(guó)內(nèi)目前無(wú)法獲得雙向積分焦面探測(cè)器(TDICCD)，焦面探測(cè)器的積分方向只能適應(yīng)衛(wèi)星正常飛行，在衛(wèi)星進(jìn)行反向姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)遙感器不能成像。因此我國(guó)敏捷衛(wèi)星在進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃時(shí)都設(shè)定星載遙感器在衛(wèi)星反向姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)不成像。這一定程度限制了衛(wèi)星的使用效率，特別是在同軌多條帶、立體成像等復(fù)雜任務(wù)要求情況下的衛(wèi)星軌道利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空間TDICCD遙感器光學(xué)雙向掃描系統(tǒng)，搭建雙向掃描系統(tǒng)，解決衛(wèi)星反向姿態(tài)機(jī)動(dòng)段相機(jī)不能成像的問(wèn)題，提高衛(wèi)星使用效率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種空間TDICXD遙感器光學(xué)雙向掃描系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)、第一平面鏡組、第二平面鏡組、鏡組切換機(jī)構(gòu)和TDIC⑶焦面系統(tǒng)；所述第一平面鏡組包括奇數(shù)個(gè)平面鏡，所述第二平面鏡組包括偶數(shù)個(gè)平面鏡；第一平面鏡組、第二平面鏡組中每個(gè)平面鏡的法線方向均與入射光光軸成一定角度放置；當(dāng)衛(wèi)星按正常飛行方向飛行時(shí)，利用鏡組切換機(jī)構(gòu)將第一平面鏡組切換進(jìn)光路，保證TDICCD焦面系統(tǒng)的積分方向與衛(wèi)星飛行方向匹配，利用基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)、第一平面鏡組和TDIC⑶焦面系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)地成像；當(dāng)衛(wèi)星反向推掃時(shí)，利用鏡組切換機(jī)構(gòu)將第二平面鏡組切換進(jìn)光路，保證TDICCD焦面系統(tǒng)的積分方向與衛(wèi)星飛行方向匹配，利用基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)、第二平面鏡組和TDICCD焦面系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)地成像。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0007]1.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在僅用一套基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)和焦面探測(cè)器系統(tǒng)的條件下，遙感器對(duì)衛(wèi)星正反兩種飛行方向的自適應(yīng)，即在兩種相反的飛行方向下均能正常成像。
[0008]2.本發(fā)明利用光學(xué)手段實(shí)現(xiàn)了遙感器對(duì)兩種相反的飛行方向的自適應(yīng)，而不是依賴于能夠雙向積分的TDICXD器件。
[0009]3.本發(fā)明提供了一種光學(xué)雙向掃描系統(tǒng)，使遙感器在衛(wèi)星正常飛行和反向姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)均能成像，大大提高成像機(jī)動(dòng)性。
[0010]4.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了遙感器在衛(wèi)星正常飛行和反向姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)均能成像的目
[0011]的，應(yīng)用于衛(wèi)星反向姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)可以有效提高衛(wèi)星使用效率(軌道利用率)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為光學(xué)雙向掃描系統(tǒng)原理示意圖。
[0013]圖2為衛(wèi)星正向飛行時(shí)的成像方式示意圖。
[0014]圖3為衛(wèi)星反向姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)的成像方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明利用在光學(xué)系統(tǒng)中加入法線方向與光軸成一定角度的平面鏡可以改變系統(tǒng)物像正倒關(guān)系而不影響光程及像質(zhì)的原理，搭建雙向掃描系統(tǒng)。通過(guò)改變光學(xué)系統(tǒng)中平面鏡的數(shù)量，達(dá)到改變物像正倒關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)用同一 TDICCD器件適應(yīng)正常推掃和反向推掃兩種飛行方向的目的。
[0016]僅以一種以三反同軸(TMA)光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)的雙向掃描系統(tǒng)為例。如圖1所示，該雙向掃描系統(tǒng)特征在于包括:TMA基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)I ;第一平面鏡組2，該實(shí)例中包括I塊平面鏡(虛線框內(nèi))；第二平面鏡組3，該實(shí)例中包括2塊平面鏡(虛線框內(nèi))；鏡組切換機(jī)構(gòu)4，該實(shí)例中采用滾珠絲杠式平移機(jī)構(gòu)；TDICCD焦面系統(tǒng)5。合理設(shè)計(jì)第一平面鏡組2和第二平面鏡組3的擺放位置，使基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)I分別與第一平面鏡組2或第二平面鏡組3組合時(shí)，形成兩套光學(xué)參數(shù)相同的視場(chǎng)范圍重疊的共焦的光學(xué)系統(tǒng)，且兩套系統(tǒng)物像正倒關(guān)系相反。該實(shí)例中的第一組平面鏡組2在光路中的位置位于第二平面鏡組3之前，故鏡組切換機(jī)構(gòu)4只需實(shí)現(xiàn)第一平面鏡組2的切入/切出即可:第一平面鏡組2切入，遮擋第二平面鏡組3，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)1、第一平面鏡組2和TDICXD焦面系統(tǒng)5組合；第一組平面鏡組2切出，則實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)1、第二平面鏡組3和TDICXD焦面系統(tǒng)5組合。
[0017]衛(wèi)星正向飛行時(shí)，雙向掃描系統(tǒng)成像方式如圖2所示。衛(wèi)星飛行方向Vl ;TDIC⑶器件積分方向a。當(dāng)衛(wèi)星正向飛行時(shí)，利用鏡組切換機(jī)構(gòu)將第一平面鏡組2與基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)I組合，系統(tǒng)內(nèi)包含I塊平面鏡，系統(tǒng)成正像。同一地面目標(biāo)在焦平面上的像移方向與TDICXD電荷轉(zhuǎn)移方向(積分方向)相同，TDICCD器件能夠正常積分成像。
[0018]衛(wèi)星反向飛行時(shí)，雙向掃描系統(tǒng)成像方式如圖3所示。衛(wèi)星飛行方向V2 ;TDI(XD器件積分方向a。當(dāng)衛(wèi)星反向飛行時(shí)，如果仍采用第一組平面鏡2，則像移方向與TDIC⑶積分方向相反，不能正常成像。這時(shí)，利用鏡組切換機(jī)構(gòu)將第一平面鏡組2移出光路，使第二平面鏡組3與基礎(chǔ)光路組合，系統(tǒng)內(nèi)包含2塊平面鏡，系統(tǒng)成倒像。同一地面目標(biāo)在焦平面上的像移方向與TDICXD積分方向相同，也能夠正常成像。
[0019]光學(xué)雙向掃描系統(tǒng)利用上述兩組奇偶數(shù)量不同的平面鏡組的切換使用，實(shí)現(xiàn)兩套光學(xué)系統(tǒng)的切換，使衛(wèi)星在按正常飛行方向飛行和反向姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)，遙感器可以用同一套基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)和TDICCD焦面系統(tǒng)適應(yīng)這兩種相反的飛行方向，均能正常成像。
[0020]本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種空間TDICXD遙感器光學(xué)雙向掃描系統(tǒng)，其特征在于:包括基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)(I)、第一平面鏡組(2)、第二平面鏡組(3)、鏡組切換機(jī)構(gòu)(4)和TDICCD焦面系統(tǒng)(5);所述第一平面鏡組(2)包括奇數(shù)個(gè)平面鏡，所述第二平面鏡組(3)包括偶數(shù)個(gè)平面鏡；第一平面鏡組(2)、第二平面鏡組(3)中每個(gè)平面鏡的法線方向均與入射光光軸成一定角度放置；當(dāng)衛(wèi)星按正常飛行方向飛行時(shí)，利用鏡組切換機(jī)構(gòu)(4)將第一平面鏡組(2)切換進(jìn)光路，保證TDICCD焦面系統(tǒng)(5)的積分方向與衛(wèi)星飛行方向匹配，利用基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)(I)、第一平面鏡組(2)和TDICCD焦面系統(tǒng)(5)進(jìn)行對(duì)地成像；當(dāng)衛(wèi)星反向推掃時(shí)，利用鏡組切換機(jī)構(gòu)(4)將第二平面鏡組(3)切換進(jìn)光路，保證TDIC⑶焦面系統(tǒng)(5)的積分方向與衛(wèi)星飛行方向匹配，利用基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)(I)、第二平面鏡組(3)和TDIC⑶焦面系統(tǒng)(5)進(jìn)行對(duì)地成像。
【專利摘要】本發(fā)明屬于空間光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種空間TDICCD遙感器光學(xué)雙向掃描系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種不依賴于雙積分方向TDICCD器件的光學(xué)雙向掃描系統(tǒng)：利用在光學(xué)系統(tǒng)中加入法線方向與光軸成一定角度的平面鏡可以改變系統(tǒng)物像正倒關(guān)系而不影響光程及像質(zhì)的原理，通過(guò)改變光學(xué)系統(tǒng)中平面鏡的數(shù)量，達(dá)到改變物像正倒關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)用普通單方向積分的TDICCD器件適應(yīng)衛(wèi)星正常推掃和反向推掃兩種飛行方向的目的。本發(fā)明解決衛(wèi)星在反向姿態(tài)機(jī)動(dòng)段相機(jī)不能成像的問(wèn)題，提高軌道利用率。
【IPC分類】H04N5-225, H04N5-232
【公開(kāi)號(hào)】CN104735321
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510134645
【發(fā)明人】王小勇, 胡永力, 孫欣, 陳佳夷, 王勁強(qiáng), 郭崇嶺, 賈永丹
【申請(qǐng)人】北京空間機(jī)電研究所
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月25日