对地观测高分辨率TDICCD相机调焦控制系统设计

吕世良; 刘金国; 王晓茜

doi:10.3788/CO.20150806.1013

对地观测高分辨率TDICCD相机调焦控制系统设计

doi: 10.3788/CO.20150806.1013

吕世良^{1, 2, ,},
刘金国^1, ,,
王晓茜^{3, 4, ,}

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;
2.
地理信息工程国家重点实验室, 陕西西安 710054;
3.
中国科学院东北地理与农业生态研究所, 吉林长春 130102;
4.
中国科学院大学, 北京 100049

基金项目: 地理信息工程国家重点实验室开放研究基金资助项目(No.SKLGIE2014-Z-3-1)

详细信息

通讯作者:
吕世良(1974—)，男，山东郓城人，博士，副研究员，1999年、2006年分别于哈尔滨工业大学获得学士学位、硕士学位，2014年于中国科学院大学获得博士学位，主要从事伺服控制和空间遥感成像方面的研究。E-mail:lvsl@ciomp.ac.cn

刘金国(1968—)，男，吉林蛟河人，研究员，硕士生导师，主要从事空间遥感与图像处理方面的研究。E-mail:liujg@ciomp.ac.cn

王晓茜(1980—)，女，内蒙古商都人，博士研究生，工程师，2005年于内蒙古大学获得学士学位、2011年于吉林大学获得硕士学位，主要从事地理信息遥感和伺服控制方面的研究。E-mail:wangxiaoqian123@sina.com.cn

中图分类号: TH761
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出版历程
- 收稿日期: 2015-07-01
- 录用日期: 2015-08-20
- 刊出日期: 2015-01-25

Design of refocusing system for a high resolution TDICCD earth observation camera

LV Shi-liang^{1, 2
, ,},
LIU Jin-guo^{1
, ,},
WANG Xiao-qian^{3, 4
, ,}

1.
Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China;
2.
State Key Laboratory of Geo-information Engineering, Xi'an 710054, China;
3.
Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102, China;
4.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

摘要

摘要: 本文详细介绍了一种基于卫星平台的对地观测高分辨率空间TDICCD相机调焦控制系统的设计与实现。针对相机轨道标称值为644.6 km的太阳同步轨道,为实现对地全色成像2 m分辨率和多光谱成像8 m分辨率,推扫成像不小于100 km的地面覆盖宽度要求,采用8片TDICCD高精度交错拼接技术获得高分辨率相机焦平面,以实现对地推扫成像高分辨率和宽覆盖的要求。首先,介绍高分辨率TDICCD相机的离轴光学系统设计;然后,介绍相机调焦系统组成和TDICCD长焦平面拼接技术;最后,对相机调焦系统进行调焦精度测试,根据测试数据分析出相机调焦精度并与理论设计值进行比较分析,调焦,精度测试结果为±7.2 μm(3σ),满足高分辨率TDICCD相机在轨成像需要的高精度调焦要求。
- TDICCD拼接 /
- 调焦控制系统 /
- 精度 /
- 开环控制
Abstract: This paper describes the design and realization of a refocusing system for a earth observation space TDICCD camera based on the satellite with 2 m pan resolution and 8 m multispectral resolution on 644.6 km sun synchronous orbit. The 100 km swath and wider field of view is acquired by the 8 TDICCDs mechanical interleaving assembly on the focal plane. Firstly, the four mirror anastigmatic off-axis optical system of this earth observation space TDICCD camera and the advantage of opticl system is introduced. Secondly, the refocusing system as well as the technique of TDICCDs mechanical interleaving assemble focal plane of this space camera is discussed in detail. Finally, the refocusing accuracy of refocusing system is measured by open-loop method. Experimental results indicate that the refocusing accuracy is ±7.2 μm(3σ), which can satisfy the requirements of refocusing accuracy for the high resolution TDICCD earth observation camera.
- TDICCD assemble /
- refocusing control system /
- precision /
- open-loop control

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图 1 高分辨率TDICCD相机光学系统设计原理图

Figure 1. Priciple diagram of optical system of high resolution TDICCD camera

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图 2 TDICCD焦面组件机械交错平面拼接原理图

Figure 2. Principle diagram of mechanical interleaving assembly TDICCD focus plane

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图 3 调焦机构结构图

Figure 3. Schematic diagram of focusing mechanic

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图 4 调焦控制系统结构图

Figure 4. Schematic diagram of refocusing control system

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图 5 调焦控制系统测试图

Figure 5. Test schematic of refocusing system

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图 6 调焦行程内CCD焦平面位置与码值对应曲线

Figure 6. Position curve of CCD focus plane vs. encoder value

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图 7 开环调焦测试数据的残差曲线

Figure 7. Error curve of CCD focus plane test by open loop

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