发信人: only()
整理人: only(1999-12-01 18:26:26), 站内信件
|
资源一号卫星的红外相机和CCD相机
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
***** 李大耀 *****
于1999年10月14日首次发射并成功入轨的、中国和巴西联合研制的资源一号卫星
携带了3台遥感器：中国研制的可见光-红外线多光谱扫描仪（简称“红外相机”）和
CCD（电荷耦合器件）相机及巴西研制的宽视场成像仪。本文简要介绍红外相机和CCD
相机的具体组成和主要性能。
红外相机
资源一号卫星的红外相机是一种采用光学-机械扫描方式工作的线成像装置。该相
机的工作谱段有4个：一个在全色谱段，波长为0.50～0.90微米；两个在近红外谱段，
波长分别为1.55～1.75微米和2.08～2.35微米；一个在远红外谱段，波长为
10.4～12.5微米。
1.具体组成
资源一号卫星的红外相机是由扫描仪主体、编码器、放大器、配电器、遥测变换器、
辐射致冷控制器和温度控制器等组成的一个涉及到光学、机械、电子等领域的复杂的工程
项目。
扫描仪主体是由结构、遮阳罩、扫描装置、扫描角监视器、主光学系统、扫描线校正
器、星上定标系统、中继光学系统、焦面机构、前置放大器和辐射致冷器等组成的光机系
统。其中：
——主体结构用于承载，主要用钛合金材料制成；
——扫描装置使扫描镜（为平面镜）往复摆动，扫描镜摆动角±2.5度，用铍制造；
——扫描角监视器用于监测扫描镜的角位置；
——主光学系统为有效孔径250毫米、焦距约1000毫米的R-C系统，镜头材料为融熔
石英（又称石英玻璃），镜筒材料为铟钢；
——扫描线校正器由一对平面镜和驱动机构组成，用于校正卫星运动对扫描线的影响；
——星上定标系统包括内定标装置和太阳定标装置两部分，内定标装置用星上设置的
标准辐射源进行定标，太阳定标装置利用太阳光作为标准辐射源进行定标，为相机所输出
的信号提供参考基准；
——中继光学系统通过分光棱镜和3套光学系统使经过主光学系统的可见光-红外辐射
分别中继到3个焦面上，使整个相机的光学系统（主光学系统+中继光学系统）的焦距分别
为500毫米（远红外谱段）和1000毫米（其它3个谱段）；
——在3个焦面上分别沿飞行方向设置一组或两组（每组8个）探测器，工作在全色谱
段的一组探测器为硅光电二极管，工作在近红外谱段的两组探测器为光伏型碲镉汞，工作
在远红外谱段的一组探测器（4个为备份）为光电导型碲镉汞，各探测器的单元尺寸均为
0.1毫米×0.1毫米；
表1 两种星载多光谱扫描仪性能参数对比
卫星名称 陆地卫星4和5 资源一号
轨道高度（公里） 705 778
扫描仪名称 专题成像仪 红外相机
工作谱段（微米）
0.45～0.52
0.52～0.62
0.63～0.69
0.76～0.90
1.55～1.75
2.08～2.35
10.4～12.5
0.50～0.90
1.55～1.75
2.08～2.35
10.4～12.5
扫描幅宽(公里) 185 119
像元分辨率(米) 120(远红外谱段)
30(其它谱段) 156(远红外谱段)
78(其它谱段)
数传波段 X波段 X波段
码速率(兆比/秒) 85 6.1
——辐射致冷器使设置近红外谱段探测器和远红外谱段探测器的焦面温度分别达到
148开和105开；
——放大装置包括主放大器和多路传输器，主放大器用于将前置放大器输出的信号
进行放大，多路传输器用于将各单元探测器的输出信号由并行变成串行。
编码器采用计算机控制，用来将模拟信号转变成数字信号和按规定的格式将信号进
行编码。
辐射致冷控制器用于卫星入轨后对辐射致冷器进行去污和将防污罩打开，以使辐射
致冷器开始正常工作。
资源一号卫星红外相机获取的地物辐射信息通过工作于X波段的高码速率数传系统向
地面发送。
2.主要性能
在资源一号卫星运行轨道高度（标称值为海拔778公里）上，红外相机的扫描幅宽为
119公里，与探测器单元尺度相对应的地面像元的尺度（通常称为像元分辨率）分别为
156米（远红外谱段）和78米（其它3个谱段）。
资源一号卫星红外相机的性能虽然与美国陆地卫星4号和5号地球资源卫星（分别于
1982年和1984年发射）携带的专题成像仪的性能有一定程度的差别，但红外相机在
近红外谱段探测器选择、焦面机构、中继光学系统、星上定标系统和星上计算机等方面有
不少创新。
资源一号卫星红外相机的研制负责单位为北京空间机电研究所（即中国航天科技集团
公司第五研究院508所）。
表2 两种星载CCD相机性能参数对比
卫星名称 斯波特1和2 资源一号
轨道高度（公里） 825 778
工作谱段数量 4 5
工作谱段（微米）
0.51～0.73
0.51～0.59
0.61～0.69
0.77～0.89
0.51～0.73
0.45～0.52
0.52～0.59
0.63～0.69
0.77～0.89
像元分辨率(米) 10(分色谱段)
20(其它谱段) 20(所有谱段)
推刷宽度(公里) 60×2(2台相机) 113
侧视角度(度) ±32 ±32
数传波段 X波段 X波段
码速率(兆比/秒) 50 53×2(2套数传)
CCD相机
资源一号卫星的CCD相机是一种采用线列成像CCD作探测器的成像系统。
该相机的工作谱段有5个：一个在蓝光谱段，波长为0.45~0.52微米；一个在绿光谱段，
波长为0.52～0.
59微米；一个在红光谱段，波长为0.63～0.69微米；一个在近红外谱段，波长为
0.77~0.89微米；一个在全色谱段，波长为0.51～0.73微米。
1.具体组成
资源一号卫星的CCD相机由光机设备、光机控制盒、温控设备和电路等组成。该相机
也是一个涉及到光学、机械、电子等领域的复杂的工程项目。
光机设备是相机的主体，由反射镜、主光学镜头组、定标装置、焦面机构、成像CCD
器件（线列）和驱动电路等组成。其中：
——反射镜为平面镜，用于将来自地物的光反射到镜头内，反射镜可作±32度的侧向
摆动，从而使相机能每间隔3天对某一地面景物进行重复成像；
——主光学镜头组为全折射式透镜组，焦距520毫米，相对孔径1/4，视场角8.4度，
镜头材料为特种光学玻璃，镜头组前另有一块石英玻璃保护镜；
——定标装置包括照明灯和照明光学系统，用于为相机的输出信号提供参考基准；
——焦面机构包括由分光棱镜、拼接棱镜和滤光镀膜组成的棱镜分光系统以及CCD器件
和匹配电路、调焦机构，棱镜分光系统将通过镜头的可见光-红外线分解为4个（即蓝、绿
、红光和近红外）多光谱和一个全色光谱的光，探测各谱段光的线列CCD分别安装在相应棱
镜后端的焦面上；
——调焦机构按地面遥控指令进行调焦，以使实际的焦面位于能获取到优质图像信号
的位置上；
——驱动电路用于将时钟脉冲发生器发出的信号馈给CCD器件；
——CCD器件采用美国仙童公司出产的143A型，该器件每块只有2048个元件（元件尺
寸为13微米×13微米），但根据相机的视场角和焦距，每谱段CCD线列应有6000个这样的
元件，为此采用拼接棱镜将3块143A型CCD器件拼接成一个长线列。
光机控制盒用于控制反射镜、调焦机构等活动部件的运动。
温控设备可保证相机各部分的温度处于规定的范围内。其中，反射镜温度控制在
5～15摄氏度，主光学镜头组温度控制在20±3摄氏度，焦面机构温度控制在18±3摄氏度。
CCD器件获取的地物辐射信息经电子电路放大处理后，通过工作于X波段 的高码速率
数传系统向地面发送。
2.主要性能
在资源一号卫星运行轨道高度上，CCD相机的推刷宽度为113公里，与CCD元件尺度相
对应的地面像元尺度（即像元分辨率）为20米。
资源一号卫星CCD相机的性能与法国于1986年和1990年分别发射的斯波特1和2号卫星
携带的CCD相机的性能相当。
资源一号卫星CCD相机的研制负责单位为西安空间无线电技术研究所（即中国航天科技
集团公司第五研究院504所）和北京空间机电研究所。
--
信言不美,美言不信;善者不辩,辩者不善
知者不博,博者不知;圣人不积,既以为人
己愈有,既以与人,己愈多
天之道,利而不害;圣人之道,为而不争
※ 来源:．网易 BBS bbs.netease.com．[FROM: bbs.huizhou.gd.cn]
|
|