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高分二号相机跻身国际光学遥感先进行列

2014年10月21日08:42    来源:中国科学报    手机看新闻
原标题:高分二号相机跻身国际光学遥感先进行列

记者近日从北京空间机电研究所获悉,由该所研制的两台高分二号光学相机,首次采用天地“一体化”的系统设计方法,突破了传统遥感相机口径与分辨率之间关系的极限,在体积和重量远小于传统设计的情况下,实现了我国当前在轨遥感相机的最高分辨率。

今年8月19日高分二号卫星成功发射,为我国民用遥感图像数据进入亚米级时代提供了保障。其中,卫星上的光学相机功不可没。

分辨率是航天光学遥感相机的一项关键指标。但在制造过程中,遮光罩、相机镜头、焦面电路到地面处理中的任何一个环节,都会对分辨率即成像质量造成影响。

据了解,我国的空间光学遥感专业从上个世纪60年代发展至今,一直延续着传统的设计套路,即通过延长焦距、增大相机口径的方式来实现更高的分辨率。

但随着分辨率的逐渐提高,相机的体积、重量也必将随之增长。随着航天应用的不断深入,用户对遥感相机分辨率等指标的要求越来越高,这就导致相机体积也越来越大,研制难度也越来越大,研制成本呈几何级数倍增,而光学系统口径的增加已逐渐接近生产制造能力的极限。如何用更小的口径获取更高的图像分辨率,是优化遥感相机系统设计、创新设计理念的目标。

北京空间机电研究所科研人员发现,通过利用相机成像电路的低噪声技术和相关的地面图像数据处理技术,可以保证图像质量,确保图像中有效信息的获取。采用这些新设计理念的光学遥感相机,同一台口径大得多、费用高得多的传统遥感相机相比,获得的图像信息量和图像质量相当。

为此,从高分二号相机设计初始,北京空间机电研究所科研人员就采用“天地一体化”的设计理念,对“天上”的设备采用成像电路的低噪声技术等先进手段,在“地面”完善图像数据处理技术,专门设计出地面数据处理算法。

据了解,在遥感相机设计上,在国内首次采用相对孔径小的创新设计,克服了镜头主次镜离焦敏感度高等困难;在相机的产品实现上,在国内首次采用高稳定轻型陶瓷基复合材料的光学结构,高质量完成了相机光学望远系统的研制,镜头性能测试结果满足光学系统的设计指标;首次采用柔性隔振、间接辐射热控等技术,以及零重力装调工艺、镜头稳定性处理工艺,确保了相机在轨成像的稳定性。

据悉,高分二号相机在关键原材料、元器件研制方面也取得了突破。仅相机的光机主体部分就申报了30多项专利。相机在轨使用方面,针对相机的在轨使用方法开展了预先研究,根据相机的特点和实验室测试结果,制定了合理的在轨使用方案。同时,结合专门设计的地面处理算法,保证了相机在不同时段、不同地区都得到理想的图像。

据了解,此次高分二号首次采用天地协同的运作方式,为高分辨率卫星引入了“大遥感”的设计理念,相机的设计结合了地面处理的特点,地面处理的研究也结合了相机的成像性能,通过二者的匹配设计,实现整个系统的优化。

据悉,与高分一号相机相比,高分二号相机的焦距及分辨率提高了2.4倍,而相机的口径仅增加了1.6倍。高分二号相机可比肩国际光学遥感先进水平,在中国航天遥感专业发展历程中具有划时代的意义。

(责编:郭方园(实习生)、马丽)


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