留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

离轴三反空间相机与卫星平台的优化连接方式

沙巍,  陈长征,  李丽富,  张帆

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2015 >  44(5): 1526-1533
沙巍, 陈长征, 李丽富, 张帆. 离轴三反空间相机与卫星平台的优化连接方式[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1526-1533.
引用本文: 沙巍, 陈长征, 李丽富, 张帆. 离轴三反空间相机与卫星平台的优化连接方式[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1526-1533.
shu
Sha Wei, Chen Changzheng, Li Lifu, Zhang Fan. Optimized connection method of TMA space camera and satellite platform[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(5): 1526-1533.
Citation: Sha Wei, Chen Changzheng, Li Lifu, Zhang Fan. Optimized connection method of TMA space camera and satellite platform[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(5): 1526-1533.
shu

离轴三反空间相机与卫星平台的优化连接方式

  • 1.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033

基金项目: 

国家863高技术研究发展计划(863-2-5-1-13B)

详细信息
    作者简介:

    沙巍(1984-),男,助理研究员,博士,主要从事空间相机光机结构优化设计方面的研究。Email:sha.phe@gmail.com

  • 中图分类号: TH703

Optimized connection method of TMA space camera and satellite platform

  • 1.

    Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China

  • 摘要: 对于与卫星平台卧式安装的长焦距离轴三反空间相机,由于地面与在轨状态环境条件不同引起平台接口与相机产生温度差,导致相机视轴漂移影响成像质量。为解决此问题,提出了将柔性连接座、刚性连接座和可解锁连接座配合应用的优化连接方式,实现了相机与平台在轨状态3点静定柔性连接,并在运载阶段利用可解锁连接座提高相机基频。利用有限元方法对优化连接方式进行验证,平台接口温度降低15℃引起次镜角度变化为9.62(安装位置跨距1.2 m),满足光学设计要求;同时运载阶段相机在X、Y、Z三方向频率响应基频分别为120 Hz、120 Hz、110 Hz,与全刚性连接情况相比无明显降低。利用试验工装模拟平台进行温度变化替代试验,平台在温度提高15 ℃情况下,试验结果与仿真结果相符,且次镜转角实测值与仿真结果最大误差为9%。试验结果说明优化连接方式解决了卫星平台与相机在轨状态温度差引起的视轴漂移的问题,提高了相机的在轨环境适应性。
    Abstract: For long-focus TMA space camera that connect to satellite platform horizontally, the connecting interface temperature difference between satellite platform and space camera is generated due to the alternation of ground test and in-orbit condition, leading to the line-of-sight drift of the space camera which effects imaging quality. In order to solve this problem, the optimized connection method that applying flexible connector, rigid connector and releasable connector cooperatively was proposed. The space camera was flexibly and statically determinate installed on satellite platform in orbit, and the connection stiffness was enhanced by two additional releasable connectors in launching stage so that the fundamental frequency was ensured. The optimized connection method was verified by finite element method, the secondary mirror angular deviation caused by satellite platform temperature decreasing 15 ℃ was 9.62(the span of installation locations was 1.2 m), which satisfied the optical tolerance. In launching stage, the fundamental frequency of space camera in X, Y, Z directions was 120 Hz, 120 Hz, and 110 Hz, there was no significant decreasing compared with rigid connection. The alternative experiment of platform temperature ascending 15 ℃ was performed via experiment fixture, the test result was consistent with the simulation, the maximum relative error of secondary mirror angular deviation between measurement and simulation was 9%. The results show that the problem of line-of-sight drift caused by satellite platform and space camera temperature difference is solved by optimized connection method, and in-orbit environment adaptability of camera is improved.
  • [1]
    [2] Wang Jianyong, Man Yiyun, Fu Danying, et al. The summarization of connection ways between foreign high-resolution camera and platform [J]. Spacecraft Recovery Remote Sensing, 2009, 30(4): 36-41. (in Chinese) 王建永, 满益云, 傅丹膺, 等. 国外高分辨率相机与卫星平台连接方式综述[J]. 航天返回与遥感, 2009, 30(4): 36-41.
    [3]
    [4] Yang Wengang, Yu Lei, Chen Rongli, et al. Precise thermal control design and validation for high resolution space camera[J]. Acta Photonica Sinica, 2009, 38(9): 2363-2367. (in Chinese) 杨文刚, 余雷, 陈荣利, 等. 高分辨率空间相机精密热控设计及验证[J]. 光子学报, 2009, 38(9): 2363-2367.
    [5] Ding Yanwei, You Zheng, Lu E. Influences of temperature change on dimension stability of sensor opto-structural system [J]. Journal of OptoelectronicsLaser, 2004, 15(10): 1170-1173. (in Chinese) 丁延卫, 尤政, 卢锷. 温度变化对相机光机结构尺寸稳定性的影响[J]. 光电子激光, 2004, 15(10): 1170-1173.
    [6]
    [7]
    [8] Fan Jianzhong, Xiao Bolv, Xu Jun, et al. Development and applications of SiCp/Al composites in aerospace field[J]. Materials Review, 2007, 21(10): 98-101. (in Chinese) 樊建中, 肖伯律, 徐骏, 等. SiCp/Al复合材料在航空航天领域的应用与发展[J]. 材料导报, 2007, 21(10): 98-101.
    [9] Yeh C L, Chen Y F, Wen C Y, et al. Measurement of thermal contact resistance of aluminum honeycombs[J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2003, 27: 271-281.
    [10]
    [11] Yang Jianzhong, Qi Yufeng, Lou Hanwen. Unlock connections and separating devices used in spacecraft [J]. Spacecraft Engineering, 2003, 12(1): 47-54. (in Chinese) 杨建中, 祁玉峰, 娄汉文. 航天器上使用的可解锁连接与分离装置[J]. 航天器工程, 2003, 12(1): 47-54.
    [12]
    [13] Chen Guiming, Jia Jianyuan, Liu Xiaoyuan, et al. Study on the accuracy of flexure hinges[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2004, 25(4): 107-109. (in Chinese) 陈贵敏, 贾建援, 刘小院, 等. 柔性铰链精度特性研究[J]. 仪器仪表学报, 2004, 25(4):107-109.
    [14]
    [15] Chen A W, Cao F, Hou W. The flexibility calculation of biaxial right circular flexible hinge[J]. Journal of basic Science and Engineering, 2010, 18(5): 838-846.
    [16]
    [17] Smith S T. Flexures [M]. USA: CRC Press, 2000.
    [18]
    [19] Lobontiu N. Compliant Mechanisms: Design of Flexure Hinges [M]. USA: CRC Press, 2003.
  • [1] 李响, 周晨, 朱永奇, 董科研, 高亮, 安岩, 席文强, 刘玉海.  基于笼屉结构的机载高能激光系统光学中舱温度适应性研究 . 红外与激光工程, 2024, 53(4): 20230663-1-20230663-10. doi: 10.3788/IRLA20230663
    [2] 袁健, 张雷.  大型离轴三反相机主镜组件结构设计与验证 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220363-1-20220363-10. doi: 10.3788/IRLA20220363
    [3] 马铭泽, 何煦, 王金鑫, 罗敬, 徐天晓, 林翠, 周浩然.  离轴三反望远镜主镜和三镜面形误差补偿机理 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20230053-1-20230053-11. doi: 10.3788/IRLA20230053
    [4] 朱伟鸿, 汪洋, 王栎皓, 刘艺晨, 武震宇.  卫星激光通信MEMS快速反射镜可靠性研究进展 . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20230179-1-20230179-13. doi: 10.3788/IRLA20230179
    [5] 李庆林, 蔡媛媛, 张志飞, 常君磊, 张楠.  立式三反离轴相机光机结构设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220303-1-20220303-7. doi: 10.3788/IRLA20220303
    [6] 李建林, 刘卓林, 陈晓燕, 雷永畅, 董伟, 钱昆伦.  红外焦平面探测器杜瓦组件的热致破坏及其环境试验 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210337-1-20210337-10. doi: 10.3788/IRLA20210337
    [7] 刘小涵, 李双成, 李美萱, 张容嘉, 张元.  离轴三反光学系统主三反射镜支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210025-1-20210025-9. doi: 10.3788/IRLA20210025
    [8] 朱双双, 吴洋, 邹鹏, 崔珊珊, 胡强, 刘振海, 裘桢炜, 洪津.  星载红外探测器组件环境适应性分析与性能优选 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0204001-0204001. doi: 10.3788/IRLA202049.0204001
    [9] 杨丰福, 田海英, 颜昌翔, 吴从均, 母德强.  Isight环境下基于视轴抖动误差的镜头结构优化 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 118005-0118005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0118005
    [10] 凌明椿, 宋茂新, 洪津, 孙晓兵, 陶菲.  离轴三反同时偏振成像仪光机设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 518001-0518001(10). doi: 10.3788/IRLA201948.0518001
    [11] 贾馨, 范龙飞, 苗洋, 邢辉, 钟卉.  九谱段离轴长线阵相机视轴建模分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 417007-0417007(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0417007
    [12] 李杏华, 张冬, 高凌妤, 郭倩蕊, 景泉, 胡震岳.  离轴三反系统中视轴的偏转误差研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 918005-0918005(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0918005
    [13] 吕华昌, 陈念江, 钟声远, 李楠楠, 李长桢, 郭丽娜, 吴健, 耿园园.  试验卫星激光反射器的设计和试验 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 806005-0806005(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0806005
    [14] 贾晓, 朱恒静, 张红旗, 毛喜平, 王征, 贾秋阳.  纯硅芯光纤的空间辐照环境适应性 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 822002-0822002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0822002
    [15] 侯佳, 何志平, 舒嵘.  离轴三反光纤阵列激光三维成像发射系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 406001-0406001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0406001
    [16] 王彬, 伍凡, 叶玉堂.  离轴三反系统计算机辅助装调 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1118006-1118006(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1118006
    [17] 李永昌, 金龙旭, 武奕楠, 王文华, 吕增明, 韩双丽.  离轴三反大视场空间相机像移速度场模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 513001-0513001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0513001
    [18] 龙波, 邢廷文, 廖胜, 黄智强.  薄型折反系统布局及金属主镜安装影响分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 845-850.
    [19] 赵曦晶, 刘光斌, 汪立新, 何志昆, 赵晗.  光纤陀螺温度漂移自适应网络模糊推理补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 790-794.
    [20] 李攀, 刘元正, 雷兴, 李俊, 王继良.  石英玻璃低温键合界面的环境适应性试验 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4035-4039.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  392
  • HTML全文浏览量:  65
  • PDF下载量:  152
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-05
  • 修回日期:  2014-10-03
  • 刊出日期:  2015-05-25

离轴三反空间相机与卫星平台的优化连接方式

  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
    • 作者简介:

    沙巍(1984-),男,助理研究员,博士,主要从事空间相机光机结构优化设计方面的研究。Email:sha.phe@gmail.com

  • 收稿日期: 2014-09-05
  • 修回日期: 2014-10-03
  • 刊出日期: 2015-05-25
基金项目:

国家863高技术研究发展计划(863-2-5-1-13B)

  • 中图分类号: TH703

摘要: 对于与卫星平台卧式安装的长焦距离轴三反空间相机,由于地面与在轨状态环境条件不同引起平台接口与相机产生温度差,导致相机视轴漂移影响成像质量。为解决此问题,提出了将柔性连接座、刚性连接座和可解锁连接座配合应用的优化连接方式,实现了相机与平台在轨状态3点静定柔性连接,并在运载阶段利用可解锁连接座提高相机基频。利用有限元方法对优化连接方式进行验证,平台接口温度降低15℃引起次镜角度变化为9.62(安装位置跨距1.2 m),满足光学设计要求;同时运载阶段相机在X、Y、Z三方向频率响应基频分别为120 Hz、120 Hz、110 Hz,与全刚性连接情况相比无明显降低。利用试验工装模拟平台进行温度变化替代试验,平台在温度提高15 ℃情况下,试验结果与仿真结果相符,且次镜转角实测值与仿真结果最大误差为9%。试验结果说明优化连接方式解决了卫星平台与相机在轨状态温度差引起的视轴漂移的问题,提高了相机的在轨环境适应性。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (19)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计