CN109188851A - 大幅面星载成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大幅面星载成像系统，包括卫星平台、帆板和成像相机，所述成像相机安装于卫星平台表面；所述帆板至少包括围绕成像相机形成品字形结构的第一至第三帆板，以及与成像相机镜头相对的第四帆板；所述第一至第三帆板朝向成像相机进光方向的表面分别安装第一至第三凹面镜；第四帆板与成像相机镜头相对的表面安装一个凸面镜；入射光在所述第一至第三凹面镜表面反射，反射光入射到所述凸面镜表面，在所述凸面镜表面反射后进入成像相机镜头；所述第一至第三凹面镜结构相同，第一至第三凹面镜与所述凸面镜同轴。

Description

大幅面星载成像系统
技术领域
本发明涉及卫星成像系统，特别涉及大幅面星载成像系统。
背景技术
光学遥感卫星的发展趋势是大幅宽、高分辨率。传统相机的分辨率和幅宽是两个很难兼顾的指标，高分辨率大幅宽成像要求大口径大视场相机与超大规模探测器配合，极大的增加了载荷设计难度，不利于卫星的成本控制与轻小型化。
发明内容
本发明解决的问题现有大口径大视场卫星成像系统成本高，体积大；为解决所述问题，本发明提供大幅面星载成像系统。
本发明提供的大幅面星载成像系统包括：卫星平台、帆板和成像相机，所述成像相机安装于卫星平台表面；所述帆板至少包括围绕成像相机形成品字形结构的第一至第三帆板，以及与成像相机镜头相对的第四帆板；所述第一至第三帆板朝向成像相机进光方向的表面分别安装第一至第三凹面镜；第四帆板与成像相机镜头相对的表面安装一个凸面镜；入射光在所述第一至第三凹面镜表面反射，反射光入射到所述凸面镜表面，在所述凸面镜表面反射后进入成像相机镜头；所述第一至第三凹面镜结构相同，第一至第三凹面镜与所述凸面镜同轴；所述第一至第三凹面镜表面有光阑。
进一步，入射光与第一至第三凹面镜光轴的夹角为18°～25°所述第一至第三凹面镜为偶次椭球形离轴凹面反射镜，圆锥系数为-4.693，四次项系数为-1.318e-10，六次项系数为7.455e-17，半径为1.45米；所述凸面镜为偶次扁球形离轴凸面反射镜，半径为0.58米，圆锥系数为2.269，四次项系数为1.388e-9，六次项系数为-6.455e-15，半径为1.45米；所述第一至第三凹面镜与凸面镜的定点距离为3.27米。
进一步，所述第一至第三帆板与凹面镜之间安装有隔热层，所述第一至第三帆板另一个表面安装有太阳电池片。
进一步，还包括：弹簧式铰链、压紧及展开装置；所述第一至第三帆板分别通过一组弹簧式铰链、压紧及展开装置与卫星平台连接；帆板一端通过弹簧式铰链连接于卫星平台；每组压紧及展开装置包括：火工品、切割器、压紧杆、压紧螺母；当处于折叠收拢状态时，压紧杆分别穿过各帆板，拧入切割器本体，利用压紧螺母施加一定的扭矩，将各帆板固定于卫星平台；在接收到展开信号后，卫星上的火工品控制器为火工品提供瞬间大电流，火工品在所述大电流的作用下爆炸，推动切割器上的切刀，切断压紧杆；帆板在弹簧式铰链的作用力展开。
进一步，所述凸面镜安装于子星，所述子星与卫星平台相对位置固定。
进一步，所述第四帆板四个脚分别连接伸缩杆，所述伸缩杆由多个套接的杆子组成，杆子有有沿直径方向的通孔，和与所述通孔匹配的弹性卡扣；当处于折叠收拢状态时，伸缩杆收缩于卫星平台内，通过贯穿通孔的插销锁定伸缩杆，伸缩杆上固定有火工品；在接收到展开信号后，火工品控制器为火工品提供瞬间大电流，所述火工品爆炸，伸缩杆解锁；卫星平台内驱动装置将伸缩杆推出，各级弹性卡扣卡入对应通孔中，实现固定，第四帆板打开。
本发明的优点包括：
成像过程中，成像相机镜头扫描带是卫星运动过程中，成像相机镜头扫描带，一般成像相机镜头正对的区域，在本发明中，通过在成像相机同侧设置第一至第三凹面镜，在成像相机相对侧设置凸面镜，通过光线的两次反射，使得成像相机镜头两侧的区域的光线进入镜头，同时，镜头运动轨迹正对区域的光线也可以进入镜头，从而扩大了成像相机的幅面。
附图说明
图1是本发明所提供的大幅面星载成像系统的仰视图。
图2是本发明所提供的大幅面星载成像系统的第一帆板折叠收拢状态安装示意图。
图3是本发明所提供的大幅面星载成像系统的光路示意图。
具体实施方式
下文中，结合附图和实施例对本发明的精神和实质作进一步阐述。
如图1所示，本发明实施例提供的大幅面星载成像系统包括：卫星平台、帆板和成像相机05，所述成像相机05安装于卫星平台表面；所述帆板至少包括围绕成像相机05形成品字形结构的第一帆板01、第二帆板02、第三帆板03，以及与成像相机05镜头相对的第四帆板04；所述第一至第三帆板朝向成像相机进光方向的表面分别安装第一至第三凹面镜；第四帆板与成像相机镜头相对的表面安装一个凸面镜；参考图3，入射光在所述第一至第三凹面镜表面反射，反射光入射到所述凸面镜31表面，在所述凸面镜31表面反射后进入成像相机镜头32；所述第一至第三凹面镜结构相同，第一至第三凹面镜与所述凸面镜同轴；所述第一至第三凹面镜表面有光阑，为了清晰，图3中只示意性地绘出第一凹面镜33。
在本发明的实施例中，可以通过调整第一至第三凹面镜的半径、圆锥系数、镜面位置、与成像相机镜头的夹角；凸面镜的半径、圆锥系数、与凹面镜的距离等参数使得经凹面镜反射的光线足够量可以入射到凸面镜；经凸面镜反射后的光线可以入射到成像相机，成像相机的镜头将入射光汇聚到探测器表面。
在本发明的一个实施例中，，入射光与第一至第三凹面镜光轴的夹角为18°～25°，所述第一至第三凹面镜为偶次椭球形离轴凹面反射镜，圆锥系数为-4.693，四次项系数为-1.318e-10，六次项系数为7.455e-17，半径为1.45米；所述凸面镜为偶次扁球形离轴凸面反射镜，半径为0.58米，圆锥系数为2.269，四次项系数为1.388e-9，六次项系数为-6.455e-15，半径为1.45米；所述第一至第三凹面镜与凸面镜的定点距离为3.27米。卫星成像相机可以从现有光学相机中进行选择，需要满足的只是凸面镜的反射光可以入射到成像相机，为了提高入射率，可以在卫星平台上安装多个相机，各个相机的安装角度可以作适应性调整，以分别接收一个凹面镜入射光的反射光。
在本发明的其他实施例中，采用平面镜改变光路可以实现同样的技术效果，但是凹面镜具有光线会聚作用，对凸面镜的面积的要求小；而凸面镜也可以由平面镜替代；但因为成像相机镜头整体效果是汇聚光线，与凹面镜光学效果相同，所以为了使等效光路长度均匀，选择了凸面镜。
为了使成像均匀，且勿漏拍区域，所述第一至第三凹面镜的宽度大于卫星平台的宽度；所述第一至第三帆板的另一个表面安装有太阳电池片。
在本发明的其他实施例中，还可以包括更多的帆板，所述帆板表面安装太阳电池条或者其它负载。
参考图2，本发明实施例提供的大幅面星载成像系统，还包括：弹簧式铰链、压紧及展开装置；所述第一至第三帆板分别通过一组弹簧式铰链、压紧及展开装置与卫星平台连接；以第一帆板01为例，第一帆板01一端通过弹簧式铰链11连接于卫星平台；压紧及展开装置22包括：火工品、切割器、压紧杆、压紧螺母；当处于折叠收拢状态时，压紧杆穿过第一帆板01，拧入切割器本体，利用压紧螺母施加一定的扭矩，将第一帆板01固定于卫星平台；在接收到展开信号后，卫星上的火工品控制器为火工品提供瞬间大电流，火工品在所述大电流的作用下爆炸，推动切割器上的切刀，切断压紧杆；第一帆板在弹簧式铰链的作用力展开。第二和第三帆板的折叠和展开方式同第一帆板。
一个实施例中，所述凸面镜安装于子星，所述子星与卫星平台相对位置固定，通过控制子星与卫星母体的位置关系调整凸面镜与成像相机及凹面镜的位置关系。。
在另外一个实施例中，所述第四帆板四个脚分别连接伸缩杆，所述伸缩杆由多个套接的杆子组成，杆子有有沿直径方向的通孔，和与所述通孔匹配的弹性卡扣；当处于折叠收拢状态时，伸缩杆收缩于卫星平台内，通过贯穿通孔的插销锁定伸缩杆，伸缩杆上固定有火工品；在接收到展开信号后，火工品控制器为火工品提供瞬间大电流，所述火工品爆炸，伸缩杆解锁；卫星平台内驱动装置将伸缩杆推出，各级弹性卡扣卡入对应通孔中，实现固定，第四帆板打开。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种大幅面星载成像系统，包括卫星平台、帆板和成像相机，其特征在于，所述成像相机安装于卫星平台表面；所述帆板至少包括围绕成像相机形成品字形结构的第一至第三帆板，以及与成像相机镜头相对的第四帆板；所述第一至第三帆板朝向成像相机进光方向的表面分别安装第一至第三凹面镜；第四帆板与成像相机镜头相对的表面安装一个凸面镜；入射光在所述第一至第三凹面镜表面反射，反射光入射到所述凸面镜表面，在所述凸面镜表面反射后进入成像相机镜头；所述第一至第三凹面镜结构相同，第一至第三凹面镜与所述凸面镜同轴。
2.依据权利要求1所述的大幅面星载成像系统，其特征在于，入射光与第一至第三凹面镜光轴的夹角为18°～25°，所述第一至第三凹面镜为偶次椭球形离轴凹面反射镜，圆锥系数为-4.693，四次项系数为-1.318e-10，六次项系数为7.455e-17，半径为1.45米；所述凸面镜为偶次扁球形离轴凸面反射镜，半径为0.58米，圆锥系数为2.269，四次项系数为1.388e-9，六次项系数为-6.455e-15，半径为1.45米；所述第一至第三凹面镜与凸面镜的定点距离为3.27米。
3.依据权利要求1所述的大幅面星载成像系统，其特征在于，所述第一至第三帆板与凹面镜之间安装有隔热层，所述第一至第三帆板另一个表面安装有太阳电池片。
4.依据权利要求1所述的大幅面星载成像系统，其特征在于，还包括：弹簧式铰链、压紧及展开装置；所述第一至第三帆板分别通过一组弹簧式铰链、压紧及展开装置与卫星平台连接；帆板一端通过弹簧式铰链连接于卫星平台；每组压紧及展开装置包括：火工品、切割器、压紧杆、压紧螺母；当处于折叠收拢状态时，压紧杆分别穿过各帆板，拧入切割器本体，利用压紧螺母施加一定的扭矩，将各帆板固定于卫星平台；在接收到展开信号后，卫星上的火工品控制器为火工品提供瞬间大电流，火工品在所述大电流的作用下爆炸，推动切割器上的切刀，切断压紧杆；帆板在弹簧式铰链的作用力展开。
5.依据权利要求1所述的大幅面星载成像系统，其特征在于，所述凸面镜安装于子星，所述子星与卫星平台相对位置固定。
6.依据权利要求1所述的大幅面星载成像系统，其特征在于，所述第四帆板四个脚分别连接伸缩杆，所述伸缩杆由多个套接的杆子组成，杆子有有沿直径方向的通孔，和与所述通孔匹配的弹性卡扣；当处于折叠收拢状态时，伸缩杆收缩于卫星平台内，通过贯穿通孔的插销锁定伸缩杆，伸缩杆上固定有火工品；在接收到展开信号后，火工品控制器为火工品提供瞬间大电流，所述火工品爆炸，伸缩杆解锁；卫星平台内驱动装置将伸缩杆推出，各级弹性卡扣卡入对应通孔中，实现固定，第四帆板打开。
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