[实用新型]一种相机视轴变化的测量装置

说明书

本专利公开一种相机视轴变化的测量装置，该测量装置包括：太阳模拟器、无限远目标模拟器、低温真空环境、放置于低温真空环境并保持常温工作状态可以承载待测相机的二维高精度转台，测试中令待测相机在测量装置内对无限远目标模拟器成像，之后对成像数据进行定位解算推演得到相机在轨工作典型工况条件下的视轴指向变化。该测试方法可以应用于空间光学遥感仪器地面性能检测，为相机在轨性能评估和在轨工作预案设置提供测试数据支撑。

技术领域

本专利属于空间光学遥感仪器地面性能检测领域，应用于空间光学遥感仪器地面性能检测，为相机在轨性能评估和在轨工作预案设置提供测试数据支撑。

背景技术

工作在地球静止轨道三轴稳定卫星平台上的相机，其工作温度环境恶劣，每天一个温度小循环，一年一个温度大循环，致使相机部分暴露在外边的光学元件的温差可以达到50K，除了对相机的成像像质，比如能量集中度和传递函数具有重要的影响，对相机的视轴指向具有严重影响，直接影响待测物的探测定位精度。

为了评估相机的像质和视轴指向，从业人员通常采用实验室内完成相机相机和内方位元素的测试，目前尚无模拟相机在轨工作环境下像质和视轴指向的地面测试方法，而高精度的地面测量数据为制定在轨工作模式和工作预案的必要基础。

发明内容

为相机制定在轨工作模式和工作预案提供高精度的在轨工作环境下像质和视轴指向变化数据，本专利公开一种相机视轴变化的测量装置。其中测量装置包括：太阳模拟器、目标模拟器、低温真空环境、放置于低温真空环境并保持常温工作状态可以承载待测相机的二维高精度转台。太阳模拟器和目标模拟器分别位于二维高精度转台两侧并与低温真空环境连通。在无限远目标模拟器焦平面处放置靶标，靶标之后放置目标光源。靶标图案包括一个中心圆斑和位于圆斑两侧的两个十字叉，其中中心圆斑在无限远目标模拟器中的视场张角约为5至10倍于待测相机分辨率，十字叉线宽小于一倍相机分辨率，十字叉大小约为10倍相机分辨率。上述中心圆斑和位于圆斑两侧的两个十字叉为靶标透光区域，靶标其他区域为非透光区域。根据工作相机工作谱段和待测目标的强度，目标光源可以选择为可见积分球或者高温热黑体，其光源辐射面覆盖靶标面。该测试设备可以用于地球静止轨道三轴稳定卫星平台相机视轴变化的测试。

测量方法是首先令待测相机在测量装置内对目标模拟器成像，之后对成像数据进行定位解算推演得到相机在地球静止轨道三轴稳定卫星平台上典型工况条件下的视轴指向变化，具体步骤如下：

1)将待测相机隔热近零应力放置并固定于同时具备太阳模拟器和无限远目标模拟器的低温真空环境中的二维高精度转台上，之后关罐抽真空；

2)待真空度满足试验要求，开启相机和无限远目标模拟器，相机扫描指向机构控制在复位位置，调整二维高精度转台位置，令相机中心视场与目标模拟器的中心视场重合，之后相机以正常工作模式对目标模拟器成像，同时记录成像数据和二维高精度转台方位位置ω和俯仰位置φ；

3)关闭无限远目标模拟器，相机处于在轨正常工作模式，开启太阳模拟器，转动二维高精度转台，转台速度为360度/24小时，实现太阳光照射地球静止轨道三轴稳定卫星平台相机的模拟效果，待相机温度场平衡，开启无限远目标模拟器，记为测试起始时刻To；

4)将24小时进行n等分，其中n为大于1小于等于48的整数，当To+24/n时刻，控制转台至方位ω，俯仰φ的位置，扫描指向机构控制在复位位置，相机对无限远目标模拟器成像，并记录成像数据，成像后恢复转台热控循环工况位置，当To+2×24/n时刻，再次控制转台至方位ω，俯仰φ的位置，如此往复测量，直至完成24小时内的n+1次测量；