一种空间TDICCD遥感器光学双向扫描系统

摘要

本发明属于空间光学遥感器技术领域，涉及一种空间TDICCD遥感器光学双向扫描系统。本发明提供一种不依赖于双积分方向TDICCD器件的光学双向扫描系统：利用在光学系统中加入法线方向与光轴成一定角度的平面镜可以改变系统物像正倒关系而不影响光程及像质的原理，通过改变光学系统中平面镜的数量，达到改变物像正倒关系，从而实现用普通单方向积分的TDICCD器件适应卫星正常推扫和反向推扫两种飞行方向的目的。本发明解决卫星在反向姿态机动段相机不能成像的问题，提高轨道利用率。

说明书

技术领域

本发明属于空间光学遥感器技术领域，涉及一种应用于空间光学遥感器的 双向扫描系统。

背景技术

从20世纪60年代末，人们就开始考虑将卫星应用于侦察、跟踪和监视。 随着卫星技术的发展，航天强国都将敏捷卫星技术作为后续卫星技术发展的主 要方向之一。

敏捷卫星与传统非敏捷卫星的本质区别在于其具有滚动、俯仰、偏航三轴 姿态机动的能力，而传统卫星仅能星下点成像或仅具有滚动能力。但是由于国 内目前无法获得双向积分焦面探测器(TDICCD)，焦面探测器的积分方向只能 适应卫星正常飞行，在卫星进行反向姿态机动时遥感器不能成像。因此我国敏 捷卫星在进行任务规划时都设定星载遥感器在卫星反向姿态机动时不成像。这 一定程度限制了卫星的使用效率，特别是在同轨多条带、立体成像等复杂任务 要求情况下的卫星轨道利用率。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间TDICCD 遥感器光学双向扫描系统，搭建双向扫描系统，解决卫星反向姿态机动段相机 不能成像的问题，提高卫星使用效率。

本发明的技术方案是：一种空间TDICCD遥感器光学双向扫描系统，包括 基础光学系统、第一平面镜组、第二平面镜组、镜组切换机构和TDICCD焦面 系统；所述第一平面镜组包括奇数个平面镜，所述第二平面镜组包括偶数个平 面镜；第一平面镜组、第二平面镜组中每个平面镜的法线方向均与入射光光轴 成一定角度放置；当卫星按正常飞行方向飞行时，利用镜组切换机构将第一平 面镜组切换进光路，保证TDICCD焦面系统的积分方向与卫星飞行方向匹配， 利用基础光学系统、第一平面镜组和TDICCD焦面系统进行对地成像；当卫星 反向推扫时，利用镜组切换机构将第二平面镜组切换进光路，保证TDICCD焦 面系统的积分方向与卫星飞行方向匹配，利用基础光学系统、第二平面镜组和 TDICCD焦面系统进行对地成像。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1.本发明实现了在仅用一套基础光学系统和焦面探测器系统的条件下，遥 感器对卫星正反两种飞行方向的自适应，即在两种相反的飞行方向下均能正常 成像。

2.本发明利用光学手段实现了遥感器对两种相反的飞行方向的自适应，而 不是依赖于能够双向积分的TDICCD器件。

3.本发明提供了一种光学双向扫描系统，使遥感器在卫星正常飞行和反向 姿态机动时均能成像，大大提高成像机动性。

4.本发明实现了遥感器在卫星正常飞行和反向姿态机动时均能成像的目

的，应用于卫星反向姿态机动时可以有效提高卫星使用效率(轨道利用率)。

附图说明

图1为光学双向扫描系统原理示意图。

图2为卫星正向飞行时的成像方式示意图。

图3为卫星反向姿态机动时的成像方式示意图。

具体实施方式

本发明利用在光学系统中加入法线方向与光轴成一定角度的平面镜可以改 变系统物像正倒关系而不影响光程及像质的原理，搭建双向扫描系统。通过改 变光学系统中平面镜的数量，达到改变物像正倒关系，从而实现用同一TDICCD 器件适应正常推扫和反向推扫两种飞行方向的目的。

仅以一种以三反同轴(TMA)光学系统为基础光学系统的双向扫描系统为 例。如图1所示，该双向扫描系统特征在于包括：TMA基础光学系统1；第 一平面镜组2，该实例中包括1块平面镜(虚线框内)；第二平面镜组3，该实 例中包括2块平面镜(虚线框内)；镜组切换机构4，该实例中采用滚珠丝杠式 平移机构；TDICCD焦面系统5。合理设计第一平面镜组2和第二平面镜组3 的摆放位置，使基础光学系统1分别与第一平面镜组2或第二平面镜组3组合 时，形成两套光学参数相同的视场范围重叠的共焦的光学系统，且两套系统物 像正倒关系相反。该实例中的第一组平面镜组2在光路中的位置位于第二平面 镜组3之前，故镜组切换机构4只需实现第一平面镜组2的切入/切出即可：第 一平面镜组2切入，遮挡第二平面镜组3，实现基础光学系统1、第一平面镜 组2和TDICCD焦面系统5组合；第一组平面镜组2切出，则实现基础光学系 统1、第二平面镜组3和TDICCD焦面系统5组合。

卫星正向飞行时，双向扫描系统成像方式如图2所示。卫星飞行方向V1； TDICCD器件积分方向a。当卫星正向飞行时，利用镜组切换机构将第一平面 镜组2与基础光学系统1组合，系统内包含1块平面镜，系统成正像。同一地 面目标在焦平面上的像移方向与TDICCD电荷转移方向(积分方向)相同， TDICCD器件能够正常积分成像。

卫星反向飞行时，双向扫描系统成像方式如图3所示。卫星飞行方向V2； TDICCD器件积分方向a。当卫星反向飞行时，如果仍采用第一组平面镜2， 则像移方向与TDICCD积分方向相反，不能正常成像。这时，利用镜组切换机 构将第一平面镜组2移出光路，使第二平面镜组3与基础光路组合，系统内包 含2块平面镜，系统成倒像。同一地面目标在焦平面上的像移方向与TDICCD 积分方向相同，也能够正常成像。

光学双向扫描系统利用上述两组奇偶数量不同的平面镜组的切换使用，实 现两套光学系统的切换，使卫星在按正常飞行方向飞行和反向姿态机动时，遥 感器可以用同一套基础光学系统和TDICCD焦面系统适应这两种相反的飞行方 向，均能正常成像。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。