CN114061767A - 一种双星上红外海温相机在轨定标装置及定标方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双星上红外海温相机在轨定标装置及定标方法，属于卫星光学遥感器技术领域，包括安装底板、步进电机、旋转轴承座、旋转轴、定标黑体支架、高恒温定标黑体、低恒温定标黑体和红外海温相机主体；旋转轴一端与步进电机配合安装于红外海温相机主体的光路上，并通过旋转轴承座固定安装在安装底板上；旋转轴的另外一端与定标黑体支架固定连接；所述定标黑体支架的两端分别各安装有一高恒温定标黑体和一低恒温定标黑体定标旋转轴平行与相机主体安装面，以双镜头为中线，通过旋转同时实现双镜头定标，执行动作少，测试效率高。本发明的定标方法可根据海温特点明确高、低恒温定标黑体温度，同时正对2组红外镜头分别定标，及时调节光学部件成像效果。
Description
技术领域
本发明属于卫星光学遥感器技术领域，尤其涉及一种双星上红外海温相机在轨定标装置及定标方法。
背景技术
卫星发射过程中以及在轨运行期间，其光学、结构和电子学部件会发生性能改变，导致实验室定标建立的数字化输出和辐亮度之间的关系发生改变。为了得到准确的图像数据，必须对这些变化进行校正，这就要求在实验室定标的基础上对传感器进行星上定标。
星上红外定标是利用定标黑体作为标准件，实时评价遥感器本身的辐射光学特性，及时发现并正确纠正遥感器辐射响应变化，是遥感定量化应用与发展的必不可少环节。为相机实现大视场，采用拼接视场的方式，相机配套2组镜头，需要同时对2组镜头进行星上定标。目前星上定标采用“太阳光+漫反射板”的形式，该形式对反射板及太阳光方向要求较高，检测过程定标精度不稳定且可靠性低。
中国专利201410228458.2公开了一种基于可变温黑体的星上定标装置，该星上定标装置用于对星载红外相机进行星上辐射定标。低温黑体采用半导体制冷器进行制冷，半导体制冷器产生的热量通过低惯量、动平衡扇形摆臂的辐射散掉；高温黑体采用电加热器加热。高温和低温黑体的温度可在一定温度范围内调整，可根据需要进行设定。需要对红外相机进行星上辐射定标时，步进电机通过扇形摆臂依次将高温和低温黑体切入光路，定标结束后移出。该星上定标装置采用半导体制冷的低温黑体，扩大了定标温度范围。高温和低温黑体的温度可变，使得可根据观测景物的温度范围来设定合适的高温和低温黑体温度，从而提高定标精度。但是该技术中采用旋转轴垂直于相机主体安装面，旋转轴垂直于相机主体安装平面，双镜头定标时通过旋转分别对单一镜头进行高低温黑体测试，执行动作多，测试效率低的问题。
发明内容
基于上述问题，本发明提供了一种双星上红外海温相机在轨定标装置及定标方法，解决了由于旋转轴垂直于相机主体安装平面，双镜头定标时通过旋转分别对单一镜头进行高低温黑体测试，执行动作多，测试效率低的问题，本发明的内容如下：
本发明的第一个目的在于提供一种双星上红外海温相机在轨定标装置，其技术点在于，包括安装底板、步进电机、旋转轴承座、旋转轴、定标黑体支架、高恒温定标黑体、低恒温定标黑体和红外海温相机主体；所述红外海温相机主体固定安装在安装底板上，所述旋转轴一端与步进电机配合安装于红外海温相机主体的光路上，并通过旋转轴承座固定安装在安装底板上；所述旋转轴的另外一端与定标黑体支架固定连接；所述定标黑体支架的两端分别各安装有一高恒温定标黑体和一低恒温定标黑体。
进一步的，本发明的高恒温定标黑体和低恒温定标黑体采用多路加热的方式进行加热。
进一步的，本发明的高恒温定标黑体由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理。
进一步的，本发明的低恒温定标黑体由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理。
进一步的，本发明的定标黑体支架采用高导热率材质制成。
本发明的第二个目的在于提供一种双星上红外海温相机在轨定标方法，其技术点在于，包括以下步骤：
步骤1，开始定标时，所述步进电机驱动旋转轴旋转,带动定标黑体支架（转动，将定标黑体支架由原先的垂直状态旋转90°置水平工作状态；
步骤2，高恒温定标黑体和低恒温定标黑体加热至固定温度，由红外海温相机主体上的2台相机分别定标，完成第一次定标；
步骤3，通过步进电机驱动旋转轴旋转,带动定标黑体支架转动，将定标黑体支架旋转180°；
步骤4，由红外海温相机主体上的2台相机对高恒温定标黑体和低恒温定标黑体（7）分别定标，完成第二次定标；
步骤5，红外海温相机主体（8）上的2台相机分别对高恒温定标黑体（6）和低恒温定标黑体进行定标的数据处理进行确认；
步骤6，所述步进电机驱动旋转轴旋转，带动定标黑体支架转动，将定标黑体支架由原先的垂直状态旋转90°置垂直成像状态，定标结束。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明的双星上红外海温相机在轨定标装置包括安装底板、步进电机、旋转轴承座、旋转轴、定标黑体支架、高恒温定标黑体、低恒温定标黑体和红外海温相机主体；所述红外海温相机主体固定安装在安装底板上，所述旋转轴一端与步进电机配合安装于红外海温相机主体的光路上，并通过旋转轴承座固定安装在安装底板上；所述旋转轴的另外一端与定标黑体支架固定连接；所述定标黑体支架的两端分别各安装有一高恒温定标黑体和一低恒温定标黑体定标旋转轴平行与相机主体安装面，以双镜头为中线，通过旋转同时实现双镜头定标，执行动作少，测试效率高。
2、本发明提供的双星上红外海温相机在轨定标装置的标方法可根据海温特点明确高、低恒温定标黑体温度，同时正对2组红外镜头分别定标，及时调节光学部件成像效果。
附图说明
图1是本发明双星上红外海温相机在轨定标装置的结构示意图；
图2是本发明双星上红外海温相机在轨定标装置定标结构示意图；
图3是本发明双星上红外海温相机在轨定标装置成像结构示意图；
1-安装底板；2-步进电机；3-旋转轴承座；4-旋转轴；5-定标黑体支架；6-高恒温定标黑体 ；7-低恒温定标黑体；8-红外海温相机主体。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所述的本申请的一种双星上红外海温相机在轨定标装置包括安装底板1、步进电机2、旋转轴承座3、旋转轴4、定标黑体支架5、高恒温定标黑体6、低恒温定标黑体7和红外海温相机主体8；所述红外海温相机主体8固定安装在安装底板1上，所述旋转轴4一端与步进电机2配合安装于红外海温相机主体8的光路上，并通过旋转轴承座3固定安装在安装底板1上；所述旋转轴4的另外一端与定标黑体支架5固定连接；所述定标黑体支架5的两端分别各安装有一高恒温定标黑体6和一低恒温定标黑体7。
如图2、3所示，本申请的恒温定标黑体包括高恒温定标黑体6和低恒温定标黑体7，高恒温定标黑体6和低恒温定标黑体7按照双海温相机镜头安装需要，呈161°安装，保证高恒温定标黑体6、低恒温定标黑体7在定标状态下能够完全垂直覆盖需要定标的光学部件，同时覆盖光学部件视场。高恒温定标黑体6和低恒温定标黑体7采用多路加热的方式进行加热，基于铂电阻测温电路、PWM控制输出电路进行设计，针对海温相机定标特点，明确控温黑体温度，提高定标精度及设备可靠性。其中作为优选的，高恒温定标黑体6由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理。低恒温定标黑体7也是由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理。本申请的的定标黑体支架5采用高导热率材质制成。
使用上述的一种双星上红外海温相机在轨定标方法包括以下步骤：
步骤1，开始定标时，定标设备采用一维旋转机构，步进电机2驱动旋转轴4旋转,带动定标黑体支架5转动，将定标黑体支架5由原先的垂直状态旋转90°置水平工作状态,使得高恒温定标黑体6和低恒温定标黑体7分别覆盖海温相机2组镜头，海温相机成像时，定标黑体支架5处于水平状态；
步骤2，高恒温定标黑体6和低恒温定标黑体7加热至固定温度，因海水在红外波段温度约为300K，故设定高恒温定标黑体6和低恒温定标黑体7温度分别为290K与310K，由红外海温相机主体8上的2台相机分别定标，相机成像模式时定标系统与相机，在轨定标模式下，旋转机构带动两个黑体旋转至完全覆盖望远镜遮光罩，而后相机采集10s定标数据，完成第一次定标；
步骤3，通过步进电机2驱动旋转轴4旋转,带动定标黑体支架5转动，将定标黑体支架5旋转180°，交换两个黑体的位置；
步骤4，由红外海温相机主体8上的2台相机对高恒温定标黑体6和低恒温定标黑体7分别定标，再次采集10s定标数据，完成第二次定标；
步骤5，红外海温相机主体8上的2台相机分别对高恒温定标黑体6和低恒温定标黑体7进行定标的数据处理进行确认；
步骤6，所述步进电机2驱动旋转轴4旋转，带动定标黑体支架5转动，将定标黑体支架5由原先的垂直状态旋转90°置垂直成像状态，定标结束。本申请完成一轮在轨定标的总时间约为40s左右，操作方便。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (6)
1.一种双星上红外海温相机在轨定标装置，其特征在于，包括安装底板（1）、步进电机（2）、旋转轴承座（3）、旋转轴（4）、定标黑体支架（5）、高恒温定标黑体（6）、低恒温定标黑体（7）和红外海温相机主体（8）；所述红外海温相机主体（8）固定安装在安装底板（1）上，所述旋转轴（4）一端与步进电机（2）配合安装于红外海温相机主体（8）的光路上，并通过旋转轴承座（3）固定安装在安装底板（1）上；所述旋转轴（4）的另外一端与定标黑体支架（5）固定连接；所述定标黑体支架（5）的两端分别各安装有一高恒温定标黑体（6）和一低恒温定标黑体（7）。
2.根据权利要求1所述的双星上红外海温相机在轨定标装置，其特征在于，所述高恒温定标黑体（6）和低恒温定标黑体（7）采用多路加热的方式进行加热。
3.根据权利要求1所述的双星上红外海温相机在轨定标装置，其特征在于，所述高恒温定标黑体（6）由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理。
4.根据权利要求1所述的双星上红外海温相机在轨定标装置，其特征在于，所述低恒温定标黑体（7）由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理。
5.根据权利要求1所述的双星上红外海温相机在轨定标装置，其特征在于，所述定标黑体支架（5）采用高导热率材质制成。
6.一种双星上红外海温相机在轨定标方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，开始定标时，所述步进电机(2)驱动旋转轴（4）旋转,带动定标黑体支架（5）转动，将定标黑体支架（5）由原先的垂直状态旋转90°置水平工作状态；
步骤2，高恒温定标黑体（6）和低恒温定标黑体（7）加热至固定温度，由红外海温相机主体（8）上的2台相机分别定标，完成第一次定标；
步骤3，通过步进电机(2)驱动旋转轴（4）旋转,带动定标黑体支架（5）转动，将定标黑体支架（5）旋转180°；
步骤4，由红外海温相机主体（8）上的2台相机对高恒温定标黑体（6）和低恒温定标黑体（7）分别定标，完成第二次定标；
步骤5，红外海温相机主体（8）上的2台相机分别对高恒温定标黑体（6）和低恒温定标黑体（7）进行定标的数据处理进行确认；
步骤6，所述步进电机（2）驱动旋转轴（4）旋转，带动定标黑体支架（5）转动，将定标黑体支架（5）由原先的垂直状态旋转90°置垂直成像状态，定标结束。
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