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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

吕世良, 刘金国, 王晓茜. 对地观测高分辨率TDICCD相机调焦控制系统设计[J]. 中国光学, 2015, 8(6): 1013-1019. doi: 10.3788/CO.20150806.1013
引用本文: 吕世良, 刘金国, 王晓茜. 对地观测高分辨率TDICCD相机调焦控制系统设计[J]. 中国光学, 2015, 8(6): 1013-1019. doi: 10.3788/CO.20150806.1013
LV Shi-liang, LIU Jin-guo, WANG Xiao-qian. Design of refocusing system for a high resolution TDICCD earth observation camera[J]. Chinese Optics, 2015, 8(6): 1013-1019. doi: 10.3788/CO.20150806.1013
Citation: LV Shi-liang, LIU Jin-guo, WANG Xiao-qian. Design of refocusing system for a high resolution TDICCD earth observation camera[J]. Chinese Optics, 2015, 8(6): 1013-1019. 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
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

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

  • 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。
  • 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

    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

    图  3  调焦机构结构图

    Figure  3.  Schematic diagram of focusing mechanic

    图  4  调焦控制系统结构图

    Figure  4.  Schematic diagram of refocusing control system

    图  5  调焦控制系统测试图

    Figure  5.  Test schematic of refocusing system

    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

    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

  • [1]

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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

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
    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)
    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

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