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极目需“天舒”,明眸多善睐丨北京三号B卫星“天舒相机”有哪些新特性?

时间:2022年08月24日 信息来源:本站原创 点击:678 字体:

824日,北京三号B卫星顺利升空并成功入轨。卫星上搭载着一台由航天科集团五院508所研制的0.5米级高分辨率天舒相机。相比北京三号A卫星天瞐相机天舒相机的镜头口径更大,视野更明亮,是北京三号系列卫星相机中的高端旗舰产品。

 

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“天舒”二字源自毛泽东诗词《水调歌头·游泳》中的“极目楚天舒”,寓意着“天舒相机”将在太空中饱览祖国广袤大地。

 

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▲ 北京三号B卫星“天舒相机”研制图

 

千里之外,轻松识别

  

小轿车的前后挡风玻璃、马路上的斑马线、停车位的划线、广场上的人影……这些0.5米大小的目标,“天舒相机”远在千里之外也可轻松识别,是名副其实的“千里眼”。 

 

“天舒相机”采用超长焦距光学镜头,分辨率达到目前国内商业遥感的最高水平。相机配备了低噪声的CMOS面阵焦面,可以像单反相机一样画幅成像,也可进行流畅的视频成像。焦面采用国产高性能多谱段TDICMOS线阵,能够像扫描仪一样推扫成像。

 

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“天舒相机”将广泛运用在林业管理、农业管理、城市建设等方面,如区分单个树冠、评估森林火灾损失、监测非法采伐、评估农作物种植面积、及时发现违规建筑与违法用地等等。

 

重塑镜头,提升成像质量

    

成像质量是航天相机的安身立命之本。为进一步提升成像清晰度,挖掘成像系统潜力,五院研制团队在北京三号A卫星“天瞐相机”大师级镜头标志性的优异解像能力的基础上,重新设计了性能更强的光学镜头。
  

“欲穷千里目,更上一层楼”。相比北京三号A卫星,B卫星轨道提高了100多公里,相当于成像距离远了100多公里。“天舒相机”的焦距更长,可适应更高的轨道,实现了“站得高、离得远、看得广、看得清”。

 

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此外,研制团队增加了主镜口径,通过大光圈镜头提升了收集光线的能力和解像力;拓宽了全色成像谱段,可吸纳更多的光谱信息,使得彩色图像细节更丰富;增加了消畸变的光学元件,进一步消除了最后残留的畸变。

 

竖直装调,无惧重力

    

地面重力一直是高品质镜头装调无法绕过的难题,在精密的航天光学镜头装调时,通常重力造成的几十分之一波长的面型影响就会导致装调的失败。
  

与北京三号A卫星“天瞐相机”相比,“天舒相机”最大的区别之一就在于其光学镜头采用了竖直装调技术。相比传统的水平装调,该技术能克服地面重力影响,适用于大口径相机的装调,技术上更具挑战性。以“天舒相机”为开端,攻克竖直装调技术可以为我国未来的更大口径相机装调奠定基础。

 

自主智能,方便好用

    

“天舒相机”嵌入大量先进智能芯片,大幅度提高了智能化、自主化水平。为帮助用户更好的使用,相机在设计上也更“贴心”。
  

相机采用了与卫星同款的高性能CPU,实现智能最佳成像参数,并具备自纠错能力。相机具备断电保持的记忆调用功能,让调整好的各项参数不受开关机的影响,让使用者更加关注拍摄的目标。相比北京三号A卫星“天瞐相机”的传统地面人工调焦,新增星上自动调焦功能,可以快速适应不同远近目标,方便用户使用。
  

相机焦面视频电路具备计算处理能力、正反向扫描能力以及面阵视频成像能力,以适应卫星多种复杂成像模式。电路的快速驱动能力保证了最佳成像参数,还可进行实时处理。数据率比北京三号A卫星“天瞐相机”快了1倍多,可用于打造数据传输的“高速公路”。

 

不畏温差,“四季常春”

    

光学成像系统除了需要提供优异清晰的像质外(高辐射质量),还需要提供优异的几何质量,来保证图像的几何位置精度。宇宙之中,忽冷忽热,温差极大,相机只有在极其稳定的温度环境下工作,才能保证成像的几何质量。为此,“天舒相机”具备一套精密热控系统来保证自身极高的系统稳定性。
  

“天舒相机”镜头热控采用创新的多模式控温技术,保证镜头始终处在最佳的成像温度环境中。相比间接控温技术,节省了近200W的热控功耗。
  

相机的多路精密控温能力,在保障相机镜头自身的同时,也使安装在相机主体上的星敏支架、测微陀螺等的温度保持稳定,这些姿态部组件共同保证了相机图像的几何定位精度。

 

超稳防抖,安心拍摄

    

对于0.5米级高分辨成像,极其微小的抖动都会对成像质量造成明显影响。如何让相机在卫星机动过程中,依然“不惧抖动安心拍”?
  

研制团队将相机通过3组可控作动杆类似悬浮地精确安装在卫星平台上,在姿控系统实时控制下,实现了主动稳定防抖。为了摸索减震效果,研制团队设计了一套微振动颤振测量系统,可以测出成像时每个光学元件的微小的振动情况。在相机与卫星平台的亲密合作下,保障了成像的质量。


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“太空直播”,流畅自然

 

“天舒相机”利用卫星姿态控制能力,可以对目标“屏息凝视、目不转睛”,实现高机位“太空直播”。相机焦面增加了面阵探测器,具备热门的视频成像功能,能够自动曝光,使得录制出的视频自然流畅,将用于动态监视地面、海上、空中活动目标,甚至还能捕捉到太空中高速运行卫星的精彩瞬间。


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▲五院北京三号B卫星“天舒相机”研制技术团队

 

打造“中国高分”品牌,推动遥感应用的发展,五院相机研制团队将接续拼搏,不懈追求,为航天强国建设作出新的更大贡献。



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