一种地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，包括：地球静止轨道红外遮光罩、地球静止轨道红外光学系统、调焦机构、地球轨道红外定标组件、地球静止轨道红外大面阵焦面组件、制冷组件、地球静止轨道红外信号处理装置；其中，红外光学系统采集探测区域内地面物体辐射信号，调焦机构使得地球静止轨道红外光学系统输出校正后的地面物体辐射信号，地球静止轨道红外大面阵焦面组件对校正后的地面物体辐射信号进行采样并转换为电信号输入给地球静止轨道红外信号处理装置，地球静止轨道红外信号处理装置对电信号进行放大、滤波以及编码后得到地面物体图像信号。本发明专利技术解决现有相机对高时间分辨率和高空间分辨率难以兼顾的难题。

A high resolution infrared array staring camera system for geostationary orbit

The invention discloses a geostationary orbit high resolution infrared array staring camera system, including: Geostationary infrared lens geostationary infrared optical system, a focusing mechanism, earth orbit infrared calibration module, geostationary infrared CCD focal plane assembly, refrigeration module, geostationary infrared signal processing device the infrared optical system; collecting detection area of ground objects radiation signal, focusing mechanism makes the geostationary infrared optical system output ground objects after correction of the radiation signal, stationary earth orbit infrared CCD focal plane assembly object on the ground after the correction of the radiation signal is sampled and converted into electrical signal input to the geostationary orbit infrared signal processing device, geostationary infrared signal processing device for signal amplification, filtering And the image signal of ground object is obtained after coding. The present invention solves the problem that the existing camera has difficulty in taking into account both high temporal resolution and high spatial resolution.

【技术实现步骤摘要】
一种地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统
本专利技术属于航天光学遥感
，尤其涉及一种地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统。
技术介绍
地球静止轨道高分辨探测技术因为其轨道特点所带来的探测范围大、对热点区域可长时间、全天时高分辨率实时监视探测等特点目前已成为国内外未来对地观测技术发展的重要方向。高分辨率的低地球轨道(LEO)红外光学成像遥感卫星已经广泛应用多年，但时间分辨率较低。地球静止轨道(GEO)气象卫星具有较高的时间分辨率和较大的成像幅宽，但空间分辨率较低。为满足同时需要高时间分辨率和较高空间分辨率的对地观测需求，提供一种切实可行的地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统总体技术实现方案成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，解决现有相机对高时间分辨率和高空间分辨率难以兼顾的难题。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，包括：地球静止轨道红外遮光罩、地球静止轨道红外光学系统、调焦机构、地球轨道红外定标组件、地球静止轨道红外大面阵焦面组件、制冷组件、地球静止轨道红外信号处理装置；其中，所述地球静止轨道红外遮光罩罩设于所述地球静止轨道红外光学系统；所述调焦机构与所述地球静止轨道红外光学系统相连接；所述制冷组件与所述地球静止轨道红外大面阵焦面组件相连接，所述制冷组件用于对所述地球静止轨道红外大面阵焦面组件进行制冷；地球轨道红外定标组件产生光信号传输给地球静止轨道红外大面阵焦面组件，地球静止轨道红外大面阵焦面组件对光信号进行采样并转换为电信号输入给地球静止轨道红外信号处理装置，地球静止轨道红外信号处理装置输出辐射校正后均匀的图像；所述地球静止轨道红外光学系统采集探测区域内地面物体辐射信号，所述调焦机构调节所述地球静止轨道红外光学系统使得所述地球静止轨道红外光学系统输出校正后的地面物体辐射信号，地球静止轨道红外大面阵焦面组件对校正后的地面物体辐射信号进行采样并转换为电信号输入给地球静止轨道红外信号处理装置，地球静止轨道红外信号处理装置对电信号进行放大、滤波以及编码后得到地面物体图像信号。上述地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统中，所述地球静止轨道红外大面阵焦面组件为HgCdTe面阵探测器。上述地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统中，所述制冷组件采用脉冲管制冷机。上述地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统中，所述地球静止轨道红外遮光罩的内壁设置有挡光环。上述地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统中，所述地球静止轨道红外遮光罩的内表面喷设有黑漆层，外表面喷设有白漆层。上述地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统中，所述地球静止轨道红外光学系统为RC双反结合消像差透镜组的光学系统。上述地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统中，调焦机构包括：步进调焦电机、减速齿轮、滚珠丝杠付、角接触球轴承、滑动轴、电位计组件、活动板、滑动座和固定座；其中，步进调焦电机通过一对减速齿轮与滚珠丝杠付连接，滚珠丝杠付与一对角接触球轴承相连接，当步进调焦电机转动而带动滚珠丝杠付时，滚珠丝杠付就能前后运动，电位计组件安装于滚珠丝杠付一端，进行移动距离位置遥测反馈，滑动轴安装于固定座上，滑动座与滑动轴相连起导向作用，活动板通过轴承安装在两根滑动轴上，从而使地球静止轨道红外光学系统能随着活动板沿光轴方向前后自由滑动，实现调焦功能。上述地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统中，所述地球轨道红外定标组件包括：定标支架、电机、黑体套筒、高温黑体、常温黑体、黑体套筒隔热垫、霍尔组件、电磁铁、电磁铁座、摆臂、黑体隔热垫、热敏电阻、薄膜加热片；其中，高温黑体和常温黑体通过黑体隔热垫安装在黑体套筒上，黑体套筒与摆臂相连接，摆臂与电机相连接，高温黑体和常温黑体均安装有热敏电阻进行实时温度监测，在高温黑体上安装有薄膜加热片实现加热控制，摆臂通过霍尔组件对黑体位置进行遥测；电磁铁与摆臂相连接，电磁铁座设置于定标支架上，电磁铁能够吸附于电磁铁座。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)采用较大规模的面阵探测器，配合大口径、长焦距光学系统，实现了高时间分辨率、较高空间分辨率、较高辐射分辨率以及较大单景成像幅宽；(2)红外焦面组件采用HgCdTe面阵探测器，由脉冲管制冷机组件制冷到80K，脉冲管制冷机在轨连续工作；(3)采用大面源常温黑体和高温黑体进行星上定标，定标频次可根据需要进行设置，高温黑体的温度可根据需要进行调整；(4)本专利技术的调焦机构保证了能够得到高时间分辨率和高空间分辨率的图像。附图说明图1是本专利技术的地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统的框图；图2是本专利技术的遮光罩及其挡光环图；图3是本专利技术的RC双反结合透镜组消像差的光学系统图；图4(a)是本专利技术的调焦机构的结构示意图；图4(b)是本专利技术的调焦机构的又一结构示意图；图4(c)是本专利技术的调焦机构的另一结构示意图；图5(a)是本专利技术的红外定标组件的结构示意图；图5(b)是本专利技术的红外定标组件的又一结构示意图；图5(c)是本专利技术的红外定标组件的另一结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明：如图1所示，根据本专利技术的球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统包括地球静止轨道红外遮光罩1、地球静止轨道红外光学系统2、调焦机构3、地球静止轨道红外定标组件4、地球静止轨道红外大面阵焦面组件5、制冷组件6、地球静止轨道红外信号处理装置7。地球静止轨道红外遮光罩1罩设于地球静止轨道红外光学系统2；如图2所示，红外遮光罩1的内壁设置有挡光环1-1；调焦机构3与地球静止轨道红外光学系统2相连接；红外光学系统光路图如图3所示，包括RC双反2-1和透镜组2-2；制冷组件6与地球静止轨道红外大面阵焦面组件5相连接，制冷组件6用于对所地球静止轨道红外大面阵焦面组件5进行制冷；地球轨道红外定标组件4产生光信号传输给地球静止轨道红外大面阵焦面组件5，地球静止轨道红外大面阵焦面组件5对光信号进行采样并转换为电信号输入给地球静止轨道红外信号处理装置7，地球静止轨道红外信号处理装置7输出辐射校正后均匀的图像。此步骤是通过地球轨道红外定标组件4来使得地球静止轨道红外信号处理装置7能够输出一个理想的图像，从而将地球静止轨道红外大面阵焦面组件5和地球静止轨道红外信号处理装置7的性能调整到最优的状态。地球静止轨道红外光学系统2采集探测区域内地面物体辐射信号，地面物体辐射信号依次通过RC双反2-1和透镜组2-2，调焦机构3调节地球静止轨道红外光学系统2使得地球静止轨道红外光学系统2输出校正后的地面物体辐射信号，地球静止轨道红外大面阵焦面组件5对地面物体辐射信号进行采样并转换为电信号输入给地球静止轨道红外信号处理装置7，地球静止轨道红外信号处理装置7对电信号进行放大、滤波以及编码后得到地面物体图像信号。地球静止轨道红外遮光罩1在整个星载红外相机的最前端，保证地球静止轨道红外光学系统2工作时不受太阳光等杂散辐射影响，地球静止轨道红外遮光罩1内表面喷设有黑漆层，外表面喷设有白漆层，提高遮光罩温度均匀性及温度稳定性，降低热控难度，地球静止轨道红外光学系统2将探测区域内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，其特征在于包括：地球静止轨道红外遮光罩(1)、地球静止轨道红外光学系统(2)、调焦机构(3)、地球轨道红外定标组件(4)、地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)、制冷组件(6)、地球静止轨道红外信号处理装置(7)；其中，所述地球静止轨道红外遮光罩(1)罩设于所述地球静止轨道红外光学系统(2)；所述调焦机构(3)与所述地球静止轨道红外光学系统(2)相连接；所述制冷组件(6)与所述地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)相连接，所述制冷组件(6)用于对所述地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)进行制冷；地球轨道红外定标组件(4)产生光信号传输给地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)，地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)对光信号进行采样并转换为电信号输入给地球静止轨道红外信号处理装置(7)，地球静止轨道红外信号处理装置(7)输出辐射校正后均匀的图像；所述地球静止轨道红外光学系统(2)采集探测区域内地面物体辐射信号，所述调焦机构(3)调节所述地球静止轨道红外光学系统(2)使得所述地球静止轨道红外光学系统(2)输出校正后的地面物体辐射信号，地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)对校正后的地面物体辐射信号进行采样并转换为电信号输入给地球静止轨道红外信号处理装置(7)，地球静止轨道红外信号处理装置(7)对电信号进行放大、滤波以及编码后得到地面物体图像信号。...

【技术特征摘要】
1.一种地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，其特征在于包括：地球静止轨道红外遮光罩(1)、地球静止轨道红外光学系统(2)、调焦机构(3)、地球轨道红外定标组件(4)、地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)、制冷组件(6)、地球静止轨道红外信号处理装置(7)；其中，所述地球静止轨道红外遮光罩(1)罩设于所述地球静止轨道红外光学系统(2)；所述调焦机构(3)与所述地球静止轨道红外光学系统(2)相连接；所述制冷组件(6)与所述地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)相连接，所述制冷组件(6)用于对所述地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)进行制冷；地球轨道红外定标组件(4)产生光信号传输给地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)，地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)对光信号进行采样并转换为电信号输入给地球静止轨道红外信号处理装置(7)，地球静止轨道红外信号处理装置(7)输出辐射校正后均匀的图像；所述地球静止轨道红外光学系统(2)采集探测区域内地面物体辐射信号，所述调焦机构(3)调节所述地球静止轨道红外光学系统(2)使得所述地球静止轨道红外光学系统(2)输出校正后的地面物体辐射信号，地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)对校正后的地面物体辐射信号进行采样并转换为电信号输入给地球静止轨道红外信号处理装置(7)，地球静止轨道红外信号处理装置(7)对电信号进行放大、滤波以及编码后得到地面物体图像信号。2.根据权利要求1所述的地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，其特征在于：所述地球静止轨道红外大面阵焦面组件(5)为HgCdTe面阵探测器。3.根据权利要求1所述的地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，其特征在于：所述制冷组件(6)采用脉冲管制冷机。4.根据权利要求1所述的地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，其特征在于：所述地球静止轨道红外遮光罩(1)的内壁设置有挡光环(1-1)。5.根据权利要求1所述的地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，其特征在于：所述地球静止轨道红外遮光罩(1)的内表面喷设有黑漆层，外表面喷设有白漆层。6.根据权利要求1所述的地球静止轨道高分辨率红外面阵凝视相机系统，其特征在于：所述地球静止轨道红外光学系统(2)为RC双反结合消像差透...

【专利技术属性】
技术研发人员：于登云，马文坡，练敏隆，董杰，王跃，石志城，晋利兵，王戬，许云飞，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11