[发明专利]一种用于双光谱成像仪的摆扫及在轨定标组件

说明书

技术领域

本发明属于星载光谱成像仪领域，涉及一种用于实现两个光谱成像仪高精度同步摆扫和在轨定标功能的组件。

背景技术

光谱成像仪能够同时获取两维空间及一维光谱信息，丰富的数据有利于目标的精细分类识别，在空间遥感中有重要的应用。但光谱成像仪的视场有限，对于大幅宽的遥感需求，通常需要前置摆镜来增加观测范围，提高观测灵活性。另外由于探测器谱段响应的限制，为了实现太阳主要光谱反射波段的观测，目前星载光谱成像仪多为可见光光谱仪及短波红外光谱仪的双系统设计。为了使两台设备数据能够精确配准，要求摆镜(反射镜)偏扫过程中指向保持一致，如果两台设备单独设计摆镜则对测角控制要求过高变得难以实现，而共用一个摆镜会导致摆镜尺寸过大安装困难。其次星载光谱成像仪都应当具备在轨定标功能，以便监测设备自身的变化，提高数据的准确性。要实现全口径的星上定标，必然需要加入运动部件将定标光路引入到光谱成像系统中，过多的运动部件将给星上设备带来了严重的可靠性问题。综上所述，如果能够实现摆镜的同步摆扫同时兼顾星上定标的需求，同时减少运动部件，对于星上设备具有重要的意义。

发明内容

为了星上定标需求，并解决星上双光谱成像系统中的摆镜同步摆扫问题，本发明提出一种用于实现两个光谱成像仪高精度同步摆扫和在轨定标功能的组件。

本发明的方案如下：

该组件包括相对固定的第一摆镜、第二摆镜和定标反射镜，能够沿共同的转轴进行摆动；其中第一摆镜与第二摆镜背向设置成V型，所述定标反射镜位于两个摆镜的V型夹角空间的角平分线上，定标反射镜与两个摆镜背向并倾斜设置；所述转轴位于定标反射镜限制的V型夹角范围内，两个摆镜的中心到转轴的距离相等，两个摆镜的法线均与转轴垂直；驱动第一摆镜、第二摆镜和定标反射镜沿转轴摆动，能够通过定标反射镜将定标光束分别引入到两台光谱成像仪中，两个摆镜的出射光轴对应光谱成像仪的入射光轴，两个摆镜将来自地物目标的光线分别反射到两台光谱成像仪中。

有必要强调的是，这里所说的“V型”并非限定两个摆镜要一端相接，而是强调两个摆镜在空间上倾斜地背向设置。

在以上方案的基础上，本发明还进一步作了如下优化：

上述第一摆镜与第二摆镜背向设置成90°V型，定标反射镜的法线与转轴成45度角。当然，根据实际空间以及需求，也可以设置为其他角度(如V型夹角为60°等)。上述摆镜可采用金属反射镜、玻璃反射镜等。

两个摆镜及定标反射镜通过结构件固定在一起，该结构件与转轴铰接，从而更可靠地实现三者相对固定并一体摆动。

本发明的有益效果如下：

两个摆镜成V型并与定标反射镜固定，沿共同的转轴进行摆动，可保证双光谱成像仪系统摆扫的同步性，并满足星上在轨定标需求；由于只需要一个运动部件、结构紧凑、易于装调，很好满足了星载设备对于重量、体积和可靠性的要求。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为本发明的产品结构示意图。

图3、图4为两个不同时刻的在轨定标状态。

其中：

1-第一摆镜；2-定标反射镜；3-第二摆镜；4-转轴；5-摆镜的出射光轴；6-摆镜的入射光轴；7-结构件；8-定标光路入射光轴；9-定标光路出射光轴。

具体实施方式

本发明主要由两个摆镜反射镜和定标反射镜三部分组成。

如图1所示，第一摆镜1和第二摆镜3成90°V型设计，摆镜可以为金属反射镜或者玻璃反射镜，法线垂直于转轴4，摆镜的出射光轴5对应光谱成像仪的入射光轴，摆镜将来自地物目标的光线分别反射到两台光谱成像仪系统中。摆镜尺寸可为143mm*50mm，厚度25mm。

定标反射镜2位于两个摆镜的背面，可以为金属反射镜或者玻璃反射镜，其法线与转轴成45度角。尺寸可为Φ88mm，厚度10mm。

两个摆镜及定标反射镜通过结构件固定在一起，可由电机驱动沿转轴正负90°转动，满足正负30°摆扫，当组件位于正负90°位置可通过定标反射镜3将定标光束分别引入到两台光谱成像仪中。转轴与两摆镜工作面的距离可为54mm。

如图3所示的在轨定标状态，主要涉及第一光谱成像仪的在轨定标：摆镜及在轨定标组件绕转轴逆时针旋转90度，定标光路出射光轴9对应第一光谱成像仪的入射光轴，定标反射镜将定标光束引入到第一光谱成像仪中，实现在轨标定。

如图4所示的在轨定标状态，主要涉及第二光谱成像仪的在轨定标：摆镜及在轨定标组件绕转轴顺时针旋转90度，定标光路出射光轴9对应第二光谱成像仪的入射光轴，定标反射镜将定标光束引入到第二光谱成像仪中，实现在轨标定。