利用多波束激光进行航天地形测绘是当前的研究热点之一,激光指向确定是其中的核心环节,一般采用激光参考相机(LRC)记录,LRC的视轴监视功能和性能是确保激光指向确定精度的关键。首先,提出一种基于高稳定中央棱镜的LRC视轴监视测量方法,并给出了计算算法。其次,搭建实验验证系统,利用Hexpod转台和光电自准直仪对算法正确性进行了校验,结果表明,所提算法得到的测量结果与光电自准直仪结果一致,误差小于0.2″。进一步地,测量得到LRC视轴绕X轴和Y轴的热漂移分别达到0.3″和1.4″。最后,评估了不同环境下的视轴监视精度,结果表明,在真空环境下,视轴监视精度达到0.02″(1倍标准偏差),满足LRC视轴在轨监视的实际应用要求;相比于真空条件,大气隔振条件下的误差扩大了2~4倍,大气非隔振条件下的误差扩大了10~15倍。
测量 空间测量 激光参考相机 视轴监视 激光光斑质心 光学学报
2021, 41(15): 1512003
1 北京空间机电研究所, 北京 100094
2 北京航空航天大学, 北京 100083
针对星相机在轨因卫星运动和曝光时间设定的动态条件引起的星点模糊导致星点提取精度下降的问题, 提出一种动态星点坐标确定误差补偿方法, 利用在星相机光学系统入瞳前加入阶梯玻璃的手段实现了提高星相机摄星指向精度的目的。地面标定和在轨测试表明, 星相机指向精度优于1″, 验证了该方法的有效性, 具有一定的应用价值。
亚秒级星相机 动态星点坐标确定 误差补偿 subarcsec star camera dynamic star point coordinates error compensation
针对高精度立体测绘任务对星相机的使用要求, 提出了一种基于光斑高斯拟合的星相机焦面定焦方法。首先, 搭建了基于星点靶标和平行光管的定焦系统, 通过移动靶标在中心和边缘视场获取多幅不同程度的离焦图像; 其次, 采用基于平方加权的质心定位算法计算各视场靶标点像的精确位置用于像面拟合; 然后, 采用Gibbs采样/马尔可夫蒙特卡洛法对每个光斑进行高斯曲面拟合, 获取星点的高斯半径, 通过对各视场的最佳焦面位置进行最小二乘拟合, 得到最佳像面。对上述定焦方法进行了试验验证, 结果表明星相机在各视场的能量集中度测量值与设计值符合, 星相机在轨拍摄的星点图像满足要求。
星相机 定焦方法 高斯拟合 大视场 star camera focus locating Guassian fitting wide field of view
北京空间机电研究所 先进光学遥感技术北京市重点实验室， 北京 100094
为提高光学遥感卫星图像地面定位精度，提出了一种基于全光学路径的相机/星敏感器视轴指向监测方法。方法采用同一基准部件分别建立相机和星敏感器测量通道，基准部件采用激光二极管作为测量光源，经过会聚和准直进入相机/星敏感器光学系统并成像，当相机/星敏感器相对基准部件视轴发生变化时，成像光斑相应地也发生位置移动，进而可以获取相机视轴转动信息; 基于所提方法建立了光学模型，利用光线追迹法对相机夹角变化进行仿真与分析，并与理论分析结果进行对比。结果表明，方案可以满足高精度的相机视轴监测。
遥感相机 星敏感器 定位精度 space camera star sensor position precision
星相机的指向精度是评价星相机性能的最重要的指标。提出了针对亚角秒级星相机的实验室精度测定方法。基于静态多星靶标和平行光管完成了瞬态误差(Temporal Error, TE)的测量, 并考虑了星相机实际使用时的信号水平; 采用Stewart平台进行微距调整, 通过帧间差分处理获取同名星点间的坐标差, 经统计分析可以得到高频误差HSFE, 优点是避免了规划特殊路径; 通过使用不同谱段的滤光片, 等效计算得到色差导致的低频误差LSFE; 此外, 还给出了星相机畸变标定导致的低频误差和星点靶标标记误差导致的低频误差。试验结果与设计值一致, 验证了上述方法的有效性。
星相机 精度 误差 star camera accuracy errors 红外与激光工程
2018, 47(9): 0917002
