CN104735321B - 一种空间tdiccd遥感器光学双向扫描*** - Google Patents

一种空间tdiccd遥感器光学双向扫描*** Download PDF

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Abstract

本发明属于空间光学遥感器技术领域，涉及一种空间TDICCD遥感器光学双向扫描***。本发明提供一种不依赖于双积分方向TDICCD器件的光学双向扫描***：利用在光学***中加入法线方向与光轴成一定角度的平面镜可以改变***物像正倒关系而不影响光程及像质的原理，通过改变光学***中平面镜的数量，达到改变物像正倒关系，从而实现用普通单方向积分的TDICCD器件适应卫星正常推扫和反向推扫两种飞行方向的目的。本发明解决卫星在反向姿态机动段相机不能成像的问题，提高轨道利用率。

Description

一种空间TDICCD遥感器光学双向扫描***
技术领域
本发明属于空间光学遥感器技术领域，涉及一种应用于空间光学遥感器的双向扫描***。
背景技术
从20世纪60年代末，人们就开始考虑将卫星应用于侦察、跟踪和监视。随着卫星技术的发展，航天强国都将敏捷卫星技术作为后续卫星技术发展的主要方向之一。
敏捷卫星与传统非敏捷卫星的本质区别在于其具有滚动、俯仰、偏航三轴姿态机动的能力，而传统卫星仅能星下点成像或仅具有滚动能力。但是由于国内目前无法获得双向积分焦面探测器(TDICCD)，焦面探测器的积分方向只能适应卫星正常飞行，在卫星进行反向姿态机动时遥感器不能成像。因此我国敏捷卫星在进行任务规划时都设定星载遥感器在卫星反向姿态机动时不成像。这一定程度限制了卫星的使用效率，特别是在同轨多条带、立体成像等复杂任务要求情况下的卫星轨道利用率。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间TDICCD遥感器光学双向扫描***，搭建双向扫描***，解决卫星反向姿态机动段相机不能成像的问题，提高卫星使用效率。
本发明的技术方案是：一种空间TDICCD遥感器光学双向扫描***，包括基础光学***、第一平面镜组、第二平面镜组、镜组切换机构和TDICCD焦面***；所述第一平面镜组包括奇数个平面镜，所述第二平面镜组包括偶数个平面镜；第一平面镜组、第二平面镜组中每个平面镜的法线方向均与入射光光轴成一定角度放置；当卫星按正常飞行方向飞行时，利用镜组切换机构将第一平面镜组切换进光路，保证TDICCD焦面***的积分方向与卫星飞行方向匹配，利用基础光学***、第一平面镜组和TDICCD焦面***进行对地成像；当卫星反向推扫时，利用镜组切换机构将第二平面镜组切换进光路，保证TDICCD焦面***的积分方向与卫星飞行方向匹配，利用基础光学***、第二平面镜组和TDICCD焦面***进行对地成像。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1.本发明实现了在仅用一套基础光学***和焦面探测器***的条件下，遥感器对卫星正反两种飞行方向的自适应，即在两种相反的飞行方向下均能正常成像。
2.本发明利用光学手段实现了遥感器对两种相反的飞行方向的自适应，而不是依赖于能够双向积分的TDICCD器件。
3.本发明提供了一种光学双向扫描***，使遥感器在卫星正常飞行和反向姿态机动时均能成像，大大提高成像机动性。
4.本发明实现了遥感器在卫星正常飞行和反向姿态机动时均能成像的目
的，应用于卫星反向姿态机动时可以有效提高卫星使用效率(轨道利用率)。
附图说明
图1为光学双向扫描***原理示意图。
图2为卫星正向飞行时的成像方式示意图。
图3为卫星反向姿态机动时的成像方式示意图。
具体实施方式
本发明利用在光学***中加入法线方向与光轴成一定角度的平面镜可以改变***物像正倒关系而不影响光程及像质的原理，搭建双向扫描***。通过改变光学***中平面镜的数量，达到改变物像正倒关系，从而实现用同一TDICCD器件适应正常推扫和反向推扫两种飞行方向的目的。
仅以一种以三反同轴(TMA)光学***为基础光学***的双向扫描***为例。如图1所示，该双向扫描***特征在于包括：TMA基础光学***1；第一平面镜组2，该实例中包括1块平面镜(虚线框内)；第二平面镜组3，该实例中包括2块平面镜(虚线框内)；镜组切换机构4，该实例中采用滚珠丝杠式平移机构；TDICCD焦面***5。合理设计第一平面镜组2和第二平面镜组3的摆放位置，使基础光学***1分别与第一平面镜组2或第二平面镜组3组合时，形成两套光学参数相同的视场范围重叠的共焦的光学***，且两套***物像正倒关系相反。该实例中的第一组平面镜组2在光路中的位置位于第二平面镜组3之前，故镜组切换机构4只需实现第一平面镜组2的切入/切出即可：第一平面镜组2切入，遮挡第二平面镜组3，实现基础光学***1、第一平面镜组2和TDICCD焦面***5组合；第一组平面镜组2切出，则实现基础光学***1、第二平面镜组3和TDICCD焦面***5组合。
卫星正向飞行时，双向扫描***成像方式如图2所示。卫星飞行方向V1；TDICCD器件积分方向a。当卫星正向飞行时，利用镜组切换机构将第一平面镜组2与基础光学***1组合，***内包含1块平面镜，***成正像。同一地面目标在焦平面上的像移方向与TDICCD电荷转移方向(积分方向)相同，TDICCD器件能够正常积分成像。
卫星反向飞行时，双向扫描***成像方式如图3所示。卫星飞行方向V2；TDICCD器件积分方向a。当卫星反向飞行时，如果仍采用第一组平面镜2，则像移方向与TDICCD积分方向相反，不能正常成像。这时，利用镜组切换机构将第一平面镜组2移出光路，使第二平面镜组3与基础光路组合，***内包含2块平面镜，***成倒像。同一地面目标在焦平面上的像移方向与TDICCD积分方向相同，也能够正常成像。
光学双向扫描***利用上述两组奇偶数量不同的平面镜组的切换使用，实现两套光学***的切换，使卫星在按正常飞行方向飞行和反向姿态机动时，遥感器可以用同一套基础光学***和TDICCD焦面***适应这两种相反的飞行方向，均能正常成像。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种空间TDICCD遥感器光学双向扫描***，其特征在于：包括基础光学***(1)、第一平面镜组(2)、第二平面镜组(3)、镜组切换机构(4)和TDICCD焦面***(5)；所述第一平面镜组(2)包括奇数个平面镜，所述第二平面镜组(3)包括偶数个平面镜；第一平面镜组(2)、第二平面镜组(3)中每个平面镜的法线方向均与入射光光轴成一定角度放置；当卫星按正常飞行方向飞行时，利用镜组切换机构(4)将第一平面镜组(2)切换进光路，保证TDICCD焦面***(5)的积分方向与卫星飞行方向匹配，利用基础光学***(1)、第一平面镜组(2)和TDICCD焦面***(5)进行对地成像；当卫星反向推扫时，利用镜组切换机构(4)将第二平面镜组(3)切换进光路，保证TDICCD焦面***(5)的积分方向与卫星飞行方向匹配，利用基础光学***(1)、第二平面镜组(3)和TDICCD焦面***(5)进行对地成像；
所述第一平面镜组(2)和第二平面镜组(3)的摆放位置，保证基础光学***(1)分别与第一平面镜组(2)或第二平面镜组(3)组合时，形成两套光学参数相同的视场范围重叠的共焦的光学***，且两套***物像正倒关系相反。
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