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三线阵航摄仪光机系统结构优化

郭训薇  
【摘要】:三线阵航摄仪由前视、直视、后视三组线阵列构成,遥感平台在飞行过程中通过三组线阵CCD传感器对被测目标依次推扫成像,所成影像具备“线中心投影”特点,探测原件选择高分辨率三线阵CCD,镜头使用中心垂直的投影方法,实现多光谱成像扩展功能,同时也实现立体式摄影测量,在数据有效性和像质方面具有明显优势。无论何种形式的摄影系统都趋向大规模大幅面的发展方向,在无人机载遥感测绘以及线阵推扫航摄仪的应用领域,要想达到客户对于效率高、精度准的测绘需求,解决空中三角测绘精度低、数据处理速度慢、作业效率低三方面的问题成为关键。目前轻小型线阵推扫相机存在的技术问题主要体现在负载过重、体积庞大等问题上。轻小型三线阵航摄仪仍是行业内摄影产品的空白。为解决这些问题,具体研究内容包括:(1)建立三线阵航摄仪优化模型,在轻小型三线阵航摄仪系统中,将宇航级面阵COMS探测器进行机载线阵式应用,三线阵推扫成像采用的设计思想是单镜头方式,将整体系统轻小型化,实现无人机载遥感测绘的功能。采用高精度三轴正射稳定平台搭载三线阵航摄仪,利用自主研制的多光谱远心航摄镜头,实现可见光及近红外波段的航空摄影测量与遥感的系统行业应用。(2)三线阵航摄仪光机系统优化,对关键参数进行分析,同时为实现相机的轻量化设计,通过对摆扫机构的结构优化与设计、轻量化材料对比分析与选型以及先进的制造工艺三方面进行研究;经过拓扑优化再分别对飞机转接板、外部框架和摆扫框架进行模态分析。(3)试验验证,利用飞行模拟转台模拟飞机飞行时的姿态变化,获得相机摆扫机构在实际姿态变化环境下的角位置精度和角速度精度的误差范围,验证系统误差模型的准确性,验证光机系统优化设计结果。针对大视场、远距离、高分辨率、低空飞行应用的三线阵航摄仪光机系统模型,实现光机系统优化设计,选定特定技术指标,通过试验验证优化设计准确性,是行业内首次完成,获得数据结论对于三线阵航摄仪整机的系统设计提供技术支持。


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