吉林一号轻型高分辨率遥感卫星光学成像技术 被引量：36

1

作者 徐伟 金光 王家骐 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1969-1978,共10页

为了实现吉林一号光学遥感卫星轻量化设计与高分辨率多光谱多模式成像,采用星载一体化设计理念及敏捷多模式成像策略,完成了吉林一号卫星的指标、方案及关键技术的设计与在轨多模式光学成像。吉林一号整星的质量为450kg,有效载荷比高达4... 为了实现吉林一号光学遥感卫星轻量化设计与高分辨率多光谱多模式成像,采用星载一体化设计理念及敏捷多模式成像策略,完成了吉林一号卫星的指标、方案及关键技术的设计与在轨多模式光学成像。吉林一号整星的质量为450kg,有效载荷比高达40%,机动能力达2.1(°)/s,可实现大侧摆、同轨立体与条带拼接等多模式成像,结合星上800GB的FLASH存储能力和X波段双通道600 Mbps的数据传输能力,卫星每天可获取近150 000km^2的图像数据。吉林一号轻型高分辨率光学卫星于2015年发射入轨,运行在656km太阳同步轨道,地面全色和多光谱分辨率分别优于0.72m和2.88m,满足多行业应用及商业化运营的需求。 展开更多

关键词 光学遥感 星载一体化 吉林一号 多模式成像 轻型高分辨

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视差自由立体显示中莫尔条纹消除的研究进展 被引量：10

2

作者 孔令胜 刘春雨 +1 位作者 张元 金光 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期441-449,共9页

视差自由立体显示中视差生成元件参数的不合理设定会导致影响三维图像的莫尔条纹产生。因此,莫尔条纹消除是视差自由立体显示中的关键问题之一。本文简单介绍了3种视差自由立体显示原理。综述了视差自由立体显示中的避免莫尔条纹产生和... 视差自由立体显示中视差生成元件参数的不合理设定会导致影响三维图像的莫尔条纹产生。因此,莫尔条纹消除是视差自由立体显示中的关键问题之一。本文简单介绍了3种视差自由立体显示原理。综述了视差自由立体显示中的避免莫尔条纹产生和莫尔条纹最小化2种莫尔条纹消除技术,着重介绍了莫尔条纹最小化技术,包括工程实验、莫尔条纹图像仿真、余弦光栅叠加模型近似分析和序数方程方法和傅里叶分析方法的一致性分析等技术。其中后2种技术给出了视差自由立体显示中莫尔条纹最小化的详细理论分析和解释,并为其他视差自由立体显示技术提供了设计依据。 展开更多

关键词 视差自由立体显示 莫尔条纹消除 避免莫尔条纹产生 莫尔条纹最小化

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畸变对TDI成像相机的像移影响研究 被引量：6

3

作者 任秉文 金光 +2 位作者 张元 钟兴 孔林 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期3951-3957,共7页

随着时间延迟积分技术(Time Delayed and Integration,TDI)的不断成熟,具有TDI功能的电荷耦合器件(Charge Coupled Devices,CCD)已经广泛应用到高分辨率对地成像系统。然而,采用TDI功能的成像系统在推扫成像过程中必然会受到像移的影响... 随着时间延迟积分技术(Time Delayed and Integration,TDI)的不断成熟,具有TDI功能的电荷耦合器件(Charge Coupled Devices,CCD)已经广泛应用到高分辨率对地成像系统。然而,采用TDI功能的成像系统在推扫成像过程中必然会受到像移的影响,导致最终成像模糊。主要分析了TDI成像过程中光学系统畸变引起像移的原因,推导了畸变产生像移的数值计算公式,分析了光学系统畸变对TDI成像相机调制传递函数的影响,研究了畸变和像移导致的TDI成像相机图像退化的关系,针对焦距为9 000 mm、积分级次96级、地面像元分辨率GSD=0.6 m,λF/p=1、信噪比为50:1的TDI成像相机,计算了在畸变产生的像移影响下导致的NIIRS(National Imagery Interpretability Rating Scale,美国国家图像解译度分级标准)的变化值ΔNIIRS,计算结果表明在畸变导数值D′(θ)=6.493时引起的ΔNIIRS达到-0.162 4将影响图像的解译需求,最后分析给出了对于该空间相机不影响解译需求的D′(θ)限制条件。可为光学遥感TDI成像系统的设计提供参考。 展开更多

关键词 光学系统 时间延迟积分 畸变 像移 调制传递函数 NIIRS

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精密光学胶结件的快速脱胶 被引量：3

4

作者 闫勇 姚劲松 +1 位作者 张雷 王栋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1657-1663,共7页

研究了采用GHJ-01光学环氧胶胶结光学件的脱胶工艺,提出了适合精密光学胶结件快速脱胶的方法。归纳总结了光机胶结时,黏接胶层的厚度计算公式,以便确定适宜的光机胶结间隙;梳理了胶结固化的操作流程及固化原则,指出实施该方法的技术难... 研究了采用GHJ-01光学环氧胶胶结光学件的脱胶工艺,提出了适合精密光学胶结件快速脱胶的方法。归纳总结了光机胶结时,黏接胶层的厚度计算公式,以便确定适宜的光机胶结间隙;梳理了胶结固化的操作流程及固化原则,指出实施该方法的技术难点在于依据不同的胶结剂和胶结结构选择合理的热剥离温度及升温速度。利用某高精度胶结镜进行了脱胶试验研究。通过选择合适的热剥离加热工艺实现了该光学件的快速、微应力脱胶。相关试验表明,经过胶结后的熔石英镜面产生了严重变形,变化量约为原始面形值的6倍(原始面形值0.02λ,变形后面形值0.14λ),经脱胶修研后其面形精度达到0.018λ,满足设计要求,脱胶时间为105h。该方法可满足光学件脱胶时对完整性和微应力的要求,避免了成本的浪费和光学件的弃用,其脱胶处理方式也适用于其它同类型光学元器件的研制。 展开更多

关键词 光学环氧胶 胶层厚度 胶结固化 脱胶试验 热剥离 快速脱胶

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快速响应空间小卫星热控系统设计及关键技术 被引量：2

5

作者 孔林 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第B12期130-138,共9页

随着空间技术的发展,卫星热控系统面临着巨大的设计挑战。首先,根据快速响应空间小卫星的新特点,分析比较了其热控设计与传统设计方法的区别,从而提出了快速响应空间小卫星热控系统的研制流程。然后针对实现快速响应空间小卫星热控系统... 随着空间技术的发展,卫星热控系统面临着巨大的设计挑战。首先,根据快速响应空间小卫星的新特点,分析比较了其热控设计与传统设计方法的区别,从而提出了快速响应空间小卫星热控系统的研制流程。然后针对实现快速响应空间小卫星热控系统设计的关键步骤:多轨道极端工况外热流参数的确定、模块化热构架系统和热控系统快速分析技术进行了详细的阐述和介绍。最后,追踪了实现快速响应空间小卫星热控系统研制的新型热控器件的研究和应用。作者认为,时间驱动的热设计理念,稳健、模块、可扩展的热设计方法,以及新型先进智能热控器件的研制是由快速响应空间小卫星的任务特点所决定的必然要求和实现途径。 展开更多

关键词 快速响应空间小卫星 热控 热控器件 热控构架 极端工况 虚拟试验

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空间成像与激光通信共口径光学系统设计 被引量：35

6

作者 金光 李艳杰 +2 位作者 钟兴 任秉文 王长庚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2067-2074,共8页

针对空间成像系统与激光通信天线同时需要大口径光学系统而使卫星载荷质量增大的问题,提出了一种成像光学系统与收发合一激光通信天线共口径工作的新型光学系统。从像差理论出发,给出了以主次反射镜为共用部分、成像和通信工作在不同视... 针对空间成像系统与激光通信天线同时需要大口径光学系统而使卫星载荷质量增大的问题,提出了一种成像光学系统与收发合一激光通信天线共口径工作的新型光学系统。从像差理论出发,给出了以主次反射镜为共用部分、成像和通信工作在不同视场的共口径光学系统初始结构设计方法。实际设计了共口径光学系统,该系统口径为600mm,次镜遮拦比为0.225,成像系统的传递函数在50lp/mm时大于0.47,接近衍射极限;发射分系统波像差远小于λ/20,发射激光的最小束散角可达4μrad,出射光斑质量良好;接收系统达到衍射极限,光斑远小于探测端面,满足探测要求。最后,进行了公差分析,给出了光学系统的装调方法。该设计通过共用主次镜减少了系统总质量和总体积,同时满足空间成像和激光通信系统的性能要求。 展开更多

关键词 共口径光学系统 卡塞格林天线 遮拦比 空间成像 激光通信

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敏捷卫星姿态机动的非线性模型预测控制 被引量：11

7

作者 范国伟 常琳 +2 位作者 戴路 徐开 杨秀彬 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2318-2327,共10页

针对以金字塔构型控制力矩陀螺(CMG)为执行机构的敏捷小卫星开展了先进机动控制算法的研究。在考虑控制力矩陀螺力矩约束及增量约束情况下,设计了基于非线性模型预测控制(NMPC)方法的卫星姿态快速机动控制律及操纵律。通过多种仿真分析... 针对以金字塔构型控制力矩陀螺(CMG)为执行机构的敏捷小卫星开展了先进机动控制算法的研究。在考虑控制力矩陀螺力矩约束及增量约束情况下,设计了基于非线性模型预测控制(NMPC)方法的卫星姿态快速机动控制律及操纵律。通过多种仿真分析了控制器设计参数变化对卫星姿态机动的影响,并与终端滑模控制方法进行了比较。实验结果表明,增大跟踪性能加权矩阵或延长预测时域均可以提高卫星姿态机动速度,缩短卫星姿态机动时间。设计的控制方法能够使卫星姿态在18s内实现40°的大角度快速机动,姿态指向精度和稳定度分别为0.01°和0.04(°)/s,与终端滑模控制方法相比,机动速度及稳态性均得到提高。本文方法为敏捷小卫星的在轨应用方式提供了理论支撑。 展开更多

关键词 敏捷卫星 姿态机动 控制力矩陀螺(CMG) 非线性模型预测控制(NMPC)

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3.5 m口径空间望远镜单块式主镜技术展望 被引量：14

8

作者 李宗轩 金光 +1 位作者 张雷 孔林 《中国光学》 EI CAS 2014年第4期532-541,共10页

主反射镜的口径大小与结构形式在极大程度上决定了空间望远镜的技术难度与经济成本。为了实现更高的空间分辨率与更强的信息收集能力,各国研制的空间望远镜主反射镜的口径朝着越来越大的趋势发展,从"哈勃空间望远镜"(HST)的2.... 主反射镜的口径大小与结构形式在极大程度上决定了空间望远镜的技术难度与经济成本。为了实现更高的空间分辨率与更强的信息收集能力,各国研制的空间望远镜主反射镜的口径朝着越来越大的趋势发展,从"哈勃空间望远镜"(HST)的2.4 m,到"新世界观测者空间望远镜"(NWO)的4 m,甚至到"先进技术大口径空间望远镜"(ATLAST)的8 m,无不体现了对超大口径空间观测能力的追求。而单块式主镜凭借其支撑技术的可靠性与经济性,正成为超大口径空间望远镜的首选。通过对国外研制的超大口径空间望远镜的论述与分析,探讨了目前空间望远镜中超大口径主反射镜的关键技术与发展方向。针对目前国内运载能力与光学制造加工能力的极限,提出了建造基于3.5 m口径主镜的空间望远镜设想。 展开更多

关键词 空间望远镜 主反射镜 超大口径 单块 反射镜支撑

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对地观测微小卫星主承力结构的优化设计与试验 被引量：8

9

作者 魏磊 金光 +2 位作者 谢晓光 张雷 杨林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3183-3191,共9页

为降低对地观测小卫星单机安装点加速度响应均方根值,提出了一种使加速度响应均方根值最小化的微小卫星主承力结构拓扑优化方法。首先对整星方案进行了有限元分析,分析显示整星Z向某些单机安装点的随机振动加速度响应均方根值过大。对... 为降低对地观测小卫星单机安装点加速度响应均方根值,提出了一种使加速度响应均方根值最小化的微小卫星主承力结构拓扑优化方法。首先对整星方案进行了有限元分析,分析显示整星Z向某些单机安装点的随机振动加速度响应均方根值过大。对系统进行了灵敏度分析,确定了卫星主承力结构底板是影响随机振动加速度响应均方根值大小的关键因素。以卫星单机安装点的加速度响应均方根值为目标函数,以体积作为优化的约束条件,应用连续体结构拓扑优化思想对卫星有限元模型进行拓扑优化设计,得到了一种单机安装点加速度响应均方根值满足指标要求的卫星主承力结构。最后,通过有限元分析与振动试验,证明了本文所设计的小卫星主承力结构力学性能参数均满足设计要求,其中整星的星敏感器、蓄电池、电源控制器等关键器件安装点的加速度响应均方根值相比优化前分别降低了23.3%、10.6%、11.3%,得到的结果验证了本文优化方法的有效性。 展开更多

关键词 微小卫星 主承力结构 拓扑优化 随机振动 试验验证

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基于terminal滑模控制的小卫星机动方法 被引量：8

10

作者 常琳 金光 +1 位作者 范国伟 徐开 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期485-496,共12页

采用terminal滑模控制方法研究了以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为执行机构的小卫星的姿态机动控制。首先,基于修正罗德里格斯(MRP)参数建立了小卫星数学模型,以terminal滑模控制方法进行控制力矩规划。然后,采用SGCMGs作为小卫星执行机构... 采用terminal滑模控制方法研究了以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为执行机构的小卫星的姿态机动控制。首先,基于修正罗德里格斯(MRP)参数建立了小卫星数学模型,以terminal滑模控制方法进行控制力矩规划。然后,采用SGCMGs作为小卫星执行机构,以非对角奇异鲁棒操纵律跟踪terminal滑模控制产生的期望力矩;通过仿真分析归纳出terminal滑模控制设计参数的变化规律和选取原则。最后,利用小卫星三轴气浮转台实验验证termianl滑模控制方法的实用性。实验显示:根据参数选取原则设定的参数进行小卫星机动稳定实验得到的姿态角和姿态角速度控制精度和稳态误差分别小于0.1°和0.01(°)/s,满足三轴气浮转台最佳控制精度。结果表明terminal滑模控制方法在小卫星机动稳定任务中具有很高的控制精度和稳定度,能够为小卫星成像任务稳定执行提供良好的基础。 展开更多

关键词 小卫星机动稳定 TERMINAL滑模控制 单框架控制力矩陀螺(SGCMG) 气浮转台

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卫星太阳帆板展开的动力学仿真分析与应用 被引量：15

11

作者 金光 谢晓光 +1 位作者 谷松 张镝 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期745-753,共9页

研究了卫星帆板展开对整星姿态的影响,优化了展开策略.对单块帆板的展开进行了理论建模,得到了转动角度和时间关系的解析解;结合某卫星工程实际对单块帆板进行了ADAMS动力学仿真,建立了更接近实际的ADAMS模型和参数设置.通过搭建的单块... 研究了卫星帆板展开对整星姿态的影响,优化了展开策略.对单块帆板的展开进行了理论建模,得到了转动角度和时间关系的解析解;结合某卫星工程实际对单块帆板进行了ADAMS动力学仿真,建立了更接近实际的ADAMS模型和参数设置.通过搭建的单块帆板展开试验机构进行展开试验,测得了驱动力矩、阻力矩等参数,并对理论模型和ADAMS模型进行了参数修正.修正后的结果显示理论计算、仿真和试验结果相差在5％以内.对于10.6 kg帆板而言,驱动力矩每增加0.09 N·m,展开时间缩短0.4～0.5 s,冲击载荷相应增加400 N左右.修正过的ADAMS模型可应用于整星帆板展开动力学分析,得到不同展开策略对卫星姿态影响的大小,为展开模式的选择、姿态精确控制提供参考依据. 展开更多

关键词 太阳帆板 帆板展开 ADAMS动力学仿真 参数修正 整星姿态

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对地观测敏捷小卫星星载一体化结构设计 被引量：12

12

作者 谢晓光 杨林 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第B12期53-58,共6页

研究了对地观测敏捷小卫星的星载一体化设计,结合工程实际,设计了一种敏捷小卫星的结构,将载荷结构和卫星结构有机结合到一起,并充分考虑了卫星结构与整星被动热控一体化设计、卫星结构与整星线缆布局一体化设计,提高整星的功能密度,优... 研究了对地观测敏捷小卫星的星载一体化设计,结合工程实际,设计了一种敏捷小卫星的结构,将载荷结构和卫星结构有机结合到一起,并充分考虑了卫星结构与整星被动热控一体化设计、卫星结构与整星线缆布局一体化设计,提高整星的功能密度,优化了星上单机布局,有效降低整星质量,压缩体积,降低发射成本。设计分析结果表明,整星的x向固有频率为56.465 Hz,y向固有频率为59.704 Hz,z向固有频率为218.88 Hz,整星的高刚度为敏捷卫星的快速机动成像奠定基础;卫星的结构安全裕度大,达到3.85,随机响应和正弦响应在可控范围内,能承受卫星从运输到发射过程中的各种复杂力学环境;卫星功能密度高,被动热控设计使得整星热控资源功耗小,空间利用率高,线缆走线布局简洁方便。 展开更多

关键词 对地观测 敏捷小卫星 星载一体化 被动热控

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星图匹配观测三角形优化选取技术 被引量：5

13

作者 李欣璐 杨进华 +1 位作者 张刘 支帅 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期76-81,共6页

为了提高三角形星图识别算法的成功率,减少匹配过程中的计算量,进而提高星敏感器实时输出姿态的性能,提出一种星图匹配前"二次优化"选取观测三角形方法,该方法在在初选观测三角形的基础上,对观测三角形进行第二次优化筛选,进... 为了提高三角形星图识别算法的成功率,减少匹配过程中的计算量,进而提高星敏感器实时输出姿态的性能,提出一种星图匹配前"二次优化"选取观测三角形方法,该方法在在初选观测三角形的基础上,对观测三角形进行第二次优化筛选,进而提高星图识别环节的效率。优化选取观测三角形是基于QUEST定姿原理,将观测三角形的边与夹角的约束关系转换到像平面上。全天球遍历分析统计结果表明:在12°×12°视场中,采用本文提出的方法,可使一次匹配成功并输出可用于星图验证环节的较高精度姿态信息的概率提高60.9%,从总体上可大大减少星敏感器星图识别环节的计算量,并且每帧全天球定姿输出的时间一致性也被大大提高。 展开更多

关键词 星敏感器 星图识别 观测三角形 优化方法

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将成像光学系统用于激光发射的设计与分析 被引量：2

14

作者 李艳杰 金光 +2 位作者 钟兴 刘春雨 王天聪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期3373-3378,共6页

为减轻卫星载荷质量和应对各种突发状况,将成像光学系统同时用作激光发射天线的共口径设计具有重要意义。因此根据特定的成像光学系统给出了共口径设计方法,针对其中基于EDFA功放技术的发射单元与成像系统相匹配的耦合镜头进行了分析与... 为减轻卫星载荷质量和应对各种突发状况,将成像光学系统同时用作激光发射天线的共口径设计具有重要意义。因此根据特定的成像光学系统给出了共口径设计方法,针对其中基于EDFA功放技术的发射单元与成像系统相匹配的耦合镜头进行了分析与设计,基于此研究了发射高斯光束在该共口径系统中的传输及出射光束的场分布,讨论并仿真分析了耦合镜头与成像主次镜距离的改变对出射光束性能的影响。结果表明,共口径设计满足激光发射要求,并且微调耦合镜头与成像主次镜的距离可以改变出射光束的束腰和远场光强峰值能量从而满足不同的通信需求,且对出射光束的总能量没有明显影响。 展开更多

关键词 共口径光学系统 激光发射 空间成像 耦合镜

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低轨凝视卫星动态跟踪对成像的影响分析 被引量：4

15

作者 杨秀彬 林星辰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第B12期203-208,共6页

为实现凝视卫星动态跟踪清晰成像,建立了卫星对地实时跟踪成像的数学模型,推导了卫星凝视跟踪成像时本体坐标系相对轨道坐标系的姿态角和角速度的变化,设计了物像位置与速度矢量映射算法,搭建了焦平面像点与地面景物点位置与速度变化的... 为实现凝视卫星动态跟踪清晰成像,建立了卫星对地实时跟踪成像的数学模型,推导了卫星凝视跟踪成像时本体坐标系相对轨道坐标系的姿态角和角速度的变化,设计了物像位置与速度矢量映射算法,搭建了焦平面像点与地面景物点位置与速度变化的一一对应关系,结合蒙特卡洛方法统计分析了动态跟踪成像过程中卫星的姿态变化及姿态动态跟踪精度对成像的影响。最后,利用CMOS相机和小卫星姿态控制系统全物理仿真平台对凝视成像进行了仿真分析。结果表明:卫星凝视成像过程中,像面存在卫星姿态变化及姿态动态跟踪精度引起的像在探测元上的驻留时间小于探测器的积分时间,分析及仿真得出,为满足驻留时间大于或等于积分时间的要求,仿真平台动态跟踪精度优于0.002(°)/s时,可实现500 km凝视卫星2 m分辨率动态跟踪清晰成像。 展开更多

关键词 CMOS 凝视 MTF 信噪比

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卫星刚性载荷体在轨对称摆扫特性分析 被引量：1

16

作者 常琳 金光 +2 位作者 杨秀彬 曲宏松 徐开 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期549-555,共7页

为实现卫星摆扫成像,降低载荷体摆动过程中对卫星姿态的影响,提出两个相同载荷体对称摆动的方案,并规划给定角度范围内的摆动规律,使载荷体在滚动轴和俯仰轴分别具有0.6(°)/s、6(°)/s的角速度,通过对两载荷体摆动特性及动力... 为实现卫星摆扫成像,降低载荷体摆动过程中对卫星姿态的影响,提出两个相同载荷体对称摆动的方案,并规划给定角度范围内的摆动规律,使载荷体在滚动轴和俯仰轴分别具有0.6(°)/s、6(°)/s的角速度,通过对两载荷体摆动特性及动力学、运动学特性的分析,提出以反作用飞轮对卫星偏航轴剩余力矩进行补偿控制的方法。以某卫星示例进行仿真分析,结果表明:两载荷体对称摆动过程中滚动轴和俯仰轴的合成力矩和角动量对卫星姿态无影响,而偏航轴存在周期性变化的力矩,采用0.2 Nm的飞轮进行动量补偿后得到卫星姿态指向精度和姿态稳定度可以控制在0.032°、0.006(°)/s以内,能够实现较高精度的对地面区域摆扫成像。说明以两载荷体对称摆动的方案实现卫星摆扫成像并满足成像需求,在设计理念上是可行的。 展开更多

关键词 摆扫成像 对称摆动 运动规划 动量补偿

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挠性卫星的姿态机动滚动优化控制

17

作者 范国伟 邢斯瑞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第B12期108-115,共8页

提出了一种基于控制力矩陀螺的挠性卫星姿态大角度快速机动控制方法。结合卫星姿态动力学,运动学和挠性附件的振动方程,建立了面向预测控制方法的非线性预测方程;在建立了包含卫星姿态跟踪误差,控制力矩能量以及挠性附件振动能量的优化... 提出了一种基于控制力矩陀螺的挠性卫星姿态大角度快速机动控制方法。结合卫星姿态动力学,运动学和挠性附件的振动方程,建立了面向预测控制方法的非线性预测方程;在建立了包含卫星姿态跟踪误差,控制力矩能量以及挠性附件振动能量的优化目标函数基础上,采用非线性模型预测控制方法设计了兼顾机动性能与抑制附件振动的卫星姿态机动律。为进一步消除挠性附件振动,采用输入成形技术对规划的控制力矩进行处理,成形出合理的控制力矩指令。最后以成形后的控制力矩指令为输入条件,基于鲁棒伪逆方法设计了金字塔控制力矩陀螺群的操纵律,完成挠性卫星姿态机动的非线性滚动控制。针对算例的研究表明:卫星滚动轴姿态能够在约27 s内机动50°,且具有指向精度小于0.03°,姿态稳定度小于0.03(°)/s的性能。 展开更多

关键词 姿态机动 控制力矩陀螺 振动抑制 模型预测控制

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Cartwheel型双轴柔性铰链设计 被引量：17

18

作者 李宗轩 张雷 +3 位作者 姚劲松 解鹏 金光 孔林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2317-2325,共9页

针对精密光学仪器对光学元件柔性支撑的需求,提出了由带圆角的短直梁复合组成的Cartwheel型双轴柔性铰链,并利用无量纲设计图研究了设计方法。首先,基于对Cartwheel双轴柔性铰链的参数化有限元分析进行多项式拟合,建立了其刚度、应力等... 针对精密光学仪器对光学元件柔性支撑的需求,提出了由带圆角的短直梁复合组成的Cartwheel型双轴柔性铰链,并利用无量纲设计图研究了设计方法。首先,基于对Cartwheel双轴柔性铰链的参数化有限元分析进行多项式拟合,建立了其刚度、应力等力学指标的无量纲设计图。针对光学仪器的工程需要,利用该无量纲设计图进行了实例设计,并利用有限元分析对其进行了实验验证。搭建了光学测试平台,对设计实例的转动刚度进行了测量。结果显示:有限元分析结果、实验测量数据与设计结果符合得较好,最大相对误差为10.1%。使用无量纲设计图方法作为设计工具,设计者可根据对带圆角短直梁复合组成的Cartwheel型双轴柔性铰链的刚度、转角行程、最大应力与结构重量等要求,确定其几何尺寸,从而方便、快速、准确地满足设计要求。 展开更多

关键词 Cartwheel 双轴柔性铰链 有限元分析 无量纲设计图 转动刚度

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成像与激光发射系统的共口径设计与实验 被引量：11

19

作者 李艳杰 金光 +1 位作者 张元 孔林 《中国光学》 EI CAS CSCD 2015年第2期220-226,共7页

将成像光学系统同时用作激光发射天线的共口径设计可有效减轻卫星载荷质量和应对各种突发状况。首先根据激光通信的能量计算链路,分析了激光发射天线的设计要求,明确了激光发射天线与成像光学系统的不同;然后根据特定的成像光学系统给出... 将成像光学系统同时用作激光发射天线的共口径设计可有效减轻卫星载荷质量和应对各种突发状况。首先根据激光通信的能量计算链路,分析了激光发射天线的设计要求,明确了激光发射天线与成像光学系统的不同;然后根据特定的成像光学系统给出了3种具有普适性的共口径设计方法,并对这3种方法的性能进行了分析和比较,给出了它们的优缺点和适用范围;最后对所设计的共口径系统进行了发射光束仿真,经过对设计系统加工、装调后进行了室内的成像、通信实验,结果显示发射激光的最小束散角可达18.2μrad,接近系统衍射极限,出射光斑质量良好,接收到的图像与成像系统所成图像肉眼观测无失配。初步证实该共口径设计可实现光学系统的成像和通信任务要求。 展开更多

关键词 共口径光学系统 激光通信 空间成像 耦合镜

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视频空间相机Φ330mm口径主镜组件设计 被引量：10

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作者 李宗轩 邢利娜 解鹏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期12-17,共6页

为满足视频空间相机中反射镜组件的轻量化、高刚度、高稳定性和短加工周期的要求,采用基于ZERODUR微晶玻璃的背部单拱形镜体轻量化方案,设计了一种外圆芯轴粘接的柔性支撑结构.通过有限元工程分析与基于响应面优化设计,确定了支撑结构... 为满足视频空间相机中反射镜组件的轻量化、高刚度、高稳定性和短加工周期的要求,采用基于ZERODUR微晶玻璃的背部单拱形镜体轻量化方案,设计了一种外圆芯轴粘接的柔性支撑结构.通过有限元工程分析与基于响应面优化设计,确定了支撑结构的最优尺寸.对反射镜组件进行了模态试验,并完成了镜面的非球面光学加工与检测.试验结果表明:主镜组件的一阶自然频率为332.5 Hz,与分析结果之间的相对误差为2.5%;主镜组件在绕光轴分别旋转0°、120°与240°方向进行光学检测时,面形精度均方根值均优于λ/40,实现了地面重力对反射镜面形检测零影响,组件满足设计要求. 展开更多

关键词 空间相机 主镜组件 柔性支撑 有限元 光学检测 零重力

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