空间光学遥感器质量分配设计

遥感卫星光学系统设计与分析遥感技术是一种通过遥远距离获取地球表面信息的技术手段，而遥感卫星作为最主要的遥感数据采集平台，其光学系统的设计和分析对于获得高质量的遥感数据至关重要。

本文将探讨遥感卫星光学系统的设计原理、常见问题及其解决方案。

一、光学系统设计原理遥感卫星的光学系统主要由光学遥感器和光电子器件组成。

光学遥感器是通过光学透镜或反射镜将地球表面反射回来的光线聚焦到光电子器件上。

而光电子器件则负责将聚焦的光信号转换成电信号。

在光学系统设计中，需要考虑的关键参数包括感知角度、像敏元件特性、光传递系统、光谱范围等。

感知角度即遥感卫星对于地面的观测范围，通常需要根据实际需求确定。

像敏元件特性则主要是指光学遥感器的分辨率和灵敏度，分辨率决定了卫星的空间分辨率，灵敏度则决定了对光线的接收能力。

光传递系统则用来保证光线从地球表面传输到光电子器件上的最大传输率。

在设计中，需要考虑的因素包括光线在大气中的传播、积雪覆盖、云层遮挡等。

光谱范围则是指遥感卫星观测的波长范围，不同波段的光谱可以提供不同类型的地表信息。

二、常见问题与解决方案1. 大气湍流对光学成像的影响大气湍流会导致光线的扩散，进而影响光学图像的清晰度。

为了解决这个问题，可以采用自适应光学系统，通过光学元件的变形来消除湍流效应。

另外，也可以通过使用大口径的光学装置，减小大气湍流对光线的扩散。

2. 物质散射对光学成像的影响物质散射包括大气散射和地表散射。

大气散射主要来自大气中的气溶胶和水汽，地表散射则受到地表粗糙度等影响。

在设计光学系统时，可以采用滤波器来选择特定波段的光谱，减小散射对图像质量的影响。

另外，也可以通过降低卫星相对高度来减小大气散射的影响。

3. 目标表面的光谱特性不同的目标表面具有不同的光谱特性，这对于遥感卫星光学系统的设计和分析带来了挑战。

为了解决这个问题，可以利用光谱混合模型来提取和分类目标表面。

光谱混合模型可以通过分解光谱信号，得到不同成分的光谱特性，并进一步进行分类和分析。

第35卷，增到V b l．35S uppl c m ent红外与激光工程I n疔a陀d柚d Las er E n gi n∞r i n g20016年l O月O ct．2006空间光学遥感器光机系统热稳定性模糊优化设计吴清彬，查健，赵强(中国航天科工集团第三研究院，北京100074)摘要：针对空问光学遥感器光机系统结构优化设计的传统方法的缺陷，提出了遥感器光机系统结构热稳定性优化设计的理论，该理论以提高结构的热稳定性和轻量化程度作为优化目标，以结构的强度、动态刚度以及系统总成像质量损失作为约束条件，对光机系统结构布局、形状与具体尺寸参数以及光机系统的公差分配进行优化设计；研究了光机系统热稳定性的评价方法，提出以光学元件的热致面形误差比例系数和系统整体的热致位置误差比例系数作为评价参数，通过这两个参数，将光机系统对各类热载荷的承受能力与热稳定性概念直观的联系起来，有利于结构设计与热设计的交流；给出了光机系统热稳定性优化设计的经典数学模型，并提出了应用模糊优化的理论与方法来解决该经典数学模型中存在的多目标性和约束条件的不确定性，最后给出了光机系统热稳定，}生没计的模糊数学模型及尜解方法。

关键词：光学遥感器；热稳定性；模糊优化中图分类号：V423．42文献标识码：A文章编号：1007．2276(2006)增B．O001．07T her m al st abi l i t y f uzz y opt i m i zat i on des i gn of opt o-m ec hani c als ys t em of s pac e r em ot e opt i c al s e n s orW U Q i ng-bi n，Z H A J i a n，Z H A O Q i al l g(Th c3r dA cad咖e，C hi naA盯osp8ce Sci ence and l ndus仃yC orpom t i o n，B e西i ngl∞们3，chi尬)A bs t r act：A如zzy opt i戚zat ion des i gn m e t hod f or t hen nal st abi l匆of0pt o-m echani cal s ys t em of t he s pac e r em o t e opt i ca l sensor(SR O S)i s i n哆oduced i n t hi s papeLB y a na l yz i ng t he pr o cedu r e and cou pl i ng of st r uct ur al and m e m al des咖，a0pt i m i z at i on m odel is es t a bl i s he d as f ol l ow s：t he obj ect f unc t i on of t he opti I l lal desi gl l i s def i ned as t he s ur f．ace er r or r at i o coef!Ei ci ent of opt i ca l pa r t s and t he posi t i on er r or m t i o coe伍ci ent of t he w hol e s ys t em deduced by t hennal l oads r e spe ct i V e l y；t he des i gn V a ri abl e s i nc l uded t he s hape and di m en s i on par am et ers and t ol e ra nc e di s t订but i o n of t he opt m ec ha ni ca l s yst e m；c onst ra i nt c ondi t i on coV er ed t he s t m ct ure s仃engt h，t he dynam i c st i f m es s and t he10s s of m e i m ag i ng qual i哆of t he s ys t em．B ecaus e of t he m ul t i pl e obj e ct i V e s and tl l e unc er t a i nt y of t he cons打ai nt condi t i ons，t heC ons仃a i nt1eVel sol ut i on m e t hod of t11e f hzzy opt i m al pr obl em w er e em p l oy ed t o s01ve‘、abo V e opt i m al pr obl em．K ey w or d s：Space r om ot c opt i cal s ens or；The册a1st abi l时；Fuzzy0pnm i zat i on收稿日期；2006．08．24作者简介；吴清彬(1974．)，男，山东临沂人，高级工程师，主要从事航天器结构设计研究工作．2红外与激光工程：工程光学系统设计与制造技术第35卷0引言空间光学遥感器作为一种精密航天光学仪器，是多种学科领域尖端技术的结晶，其结构设计工作复杂，指标要求高，仅依靠传统结构设计理论和方法不但很难实现设计结果的最优化，而且设计周期长，成本巨大。

一、实验目的本次实验旨在通过光学遥感图像处理，掌握光学遥感图像的基本处理方法，包括图像预处理、图像增强、图像分割等，并熟悉常用的光学遥感图像处理算法，提高对光学遥感图像的分析和处理能力。

二、实验内容1. 实验环境（1）软件：ENVI 5.3（2）硬件：计算机2. 实验步骤（1）数据准备首先，准备一幅光学遥感图像，本实验选用的是一幅Landsat 8卫星影像。

（2）图像预处理对图像进行预处理，包括辐射校正、几何校正等。

（3）图像增强对图像进行增强，提高图像的视觉效果，便于后续处理。

本实验采用直方图均衡化、对比度拉伸等方法。

（4）图像分割对图像进行分割，提取目标区域。

本实验采用阈值分割、区域生长等方法。

（5）结果分析对分割结果进行分析，评估算法性能。

三、实验结果与分析1. 图像预处理经过辐射校正和几何校正后，图像质量得到提高，细节更加清晰。

2. 图像增强通过直方图均衡化和对比度拉伸，图像视觉效果得到明显改善。

3. 图像分割（1）阈值分割采用Otsu方法进行阈值分割，得到初步的目标区域。

但该方法存在一定局限性，如噪声干扰、目标区域内部亮度不均匀等。

（2）区域生长采用区域生长方法对图像进行分割，得到较为准确的目标区域。

区域生长方法具有以下优点：- 可以较好地处理噪声干扰；- 可以处理目标区域内部亮度不均匀的问题；- 可以根据需要设置生长参数，提高分割精度。

4. 结果分析通过对比阈值分割和区域生长两种方法，发现区域生长方法在处理光学遥感图像时具有更好的性能。

区域生长方法可以较好地处理噪声干扰和目标区域内部亮度不均匀等问题，提高分割精度。

四、实验结论1. 光学遥感图像预处理、增强和分割是光学遥感图像处理的重要环节。

2. 直方图均衡化、对比度拉伸等方法可以有效提高图像视觉效果。

3. 区域生长方法在处理光学遥感图像时具有较好的性能，可以提高分割精度。

4. 通过本次实验，掌握了光学遥感图像处理的基本方法，提高了对光学遥感图像的分析和处理能力。

航天光学遥感器辐射定标原理与方法航天光学遥感器辐射定标原理与方法航天光学遥感器是指在航天器上安装的一种用于获取地球和其他天体信息的光学成像系统。

由于遥感技术的非接触式观测特点，其在地球观测、天文观测等领域，均有着广泛的应用。

而光学遥感器的辐射定标，则是光学遥感技术进行成像与定量分析的基础。

1.辐射定标原理辐射定标原理主要依据辐射定律以及将感兴趣的辐射信号与标准光源辐射信号进行比较，推导出反射率、亮度温度等参数。

在广义上，辐射定标包括到辐射模型难以模拟的重要参数校准，比如太阳辐射的传输和漫反射，大气成分和温度的影响等。

而在卫星地球观测中，辐射定标包含对卫星遥感数据的预处理，包括对大气校正，辐射定标，几何定标，归一化等处理。

2.辐射定标方法常用的辐射定标方法，包括相对法、绝对法和波段梯度法。

相对法是通过对待定标目标与稳定光源信号比较，进行定标。

绝对法则是用外界已知标准辐射源的辐射值，来计算待测样本的辐射值，进而进行定标。

波段梯度法，利用线性变换，将多波段遥感数据转换为标准测量参数，进而进行定标。

在实际应用中，同一类型的遥感器，业界通常通过定期定时的太阳点校准来检验传感器成像性质。

3.实现航天光学遥感器辐射定标的难点实现航天光学遥感器辐射定标的主要难点是环境干扰，尤其是在接近轨道高度的清洁高空大气中，降雨、云层、气溶胶等大气特征使太阳辐射受到影响。

此外，遥感器与地面的相对位置，地球的曲面形状和角度、阳光角度等环境因素的变化，也会影响遥感器接收到的光信号。

因此，精确进行辐射定标有着重要的意义。

同时，传统的定标技术也面临数据畸变和传感器亮度非均匀性等问题，要求对辐射模型和降雨模型等进行研究和求解。

总之，航天光学遥感器辐射定标是光学遥感技术中非常重要的一个环节，关系到遥感数据的定量分析和精确应用。

通过不断的研究和实践，相信在未来的发展中，航天光学遥感器的辐射定标方法及技术将得到不断完善及优化。

光学卫星遥感影像质量检验技术规程
光学卫星遥感影像质量检验技术规程是指对通过光学卫星获取的遥感影像进行质量检验的具体规定和要求。

其主要目的是确保光学卫星遥感影像的质量符合国家和行业相关标准，以提高其在各领域的应用价值。

以下为光学卫星遥感影像质量检验技术规程的一般内容：
1. 质量目标和指标：明确光学卫星遥感影像的质量目标和基本指标，包括空间分辨率、光谱性能、辐射定标精度等。

2. 校正和预处理：说明光学卫星遥感影像的校正和预处理方法，包括几何校正、辐射定标、大气校正等，确保影像数据的准确性和一致性。

3. 像元质量评估：确定光学卫星遥感影像中每个像元的质量评估方法，包括噪声评估、图像质量指标计算等，以保证各像元的可靠性。

4. 出错检测和修复：制定出错检测和修复方法，对光学卫星遥感影像中的错误、欠曝光、过曝光等问题进行自动化检测和修复，提高影像的质量。

5. 质量控制：设计光学卫星遥感影像质量控制制度，包括对影像采集、处理、存储等全过程进行质量控制，确保影像的质量符合要求。

6. 针对特定影像类型的检验要求：针对不同类型的光学卫星遥感影像，制定相应的检验要求和评估方法，包括高分辨率影像、多光谱影像、高光谱影像等。

7. 数据格式和元数据：规范光学卫星遥感影像的数据格式和元数据标准，确保数据的交互和共享的一致性和可靠性。

8. 质量评估报告：要求对光学卫星遥感影像进行质量评估报告的编制和提交，包括质量评估结果、问题反馈和改进建议等。

总之，光学卫星遥感影像质量检验技术规程是对光学卫星遥感影像质量进行检验的指导文件，旨在规范光学卫星遥感影像的质量控制和评估，提高遥感影像的应用效果和价值。

空间光学遥感器光机结构材料应用情况及展望空间光学遥感器是利用电磁波在能量和信息传递方面的特性，对地球观测和研究的一种遥感方式。

空间光学遥感器通过对地球自然资源和人类活动进行监测，有着广泛的应用领域。

本文主要探讨空间光学遥感器中光机结构材料的应用情况与展望。

一、应用情况光学遥感器是指通过传统光学元件进行观测的遥感器。

它的结构大致包括：望远镜、相机、稳定平台、计算机等系统。

而影响各个元件性能的一个重要因素就是所采用的材料。

1. 望远镜镜体望远镜最重要的组成部分是主反射面，通常使用的材料是石英、超低膨胀玻璃。

石英的优良性质在于高温稳定性佳，优良的抗辐射和抗化学性能，但是石英材料的成本相对较高，制造成本也较高。

现代望远镜大多采用的是超低膨胀玻璃，因其在制造成本和稳定性上较为优秀。

此外，望远镜遮阳罩通常是陶瓷材料，具有优异的热特性，这能保护望远镜免受日光照射。

2. 相机相机是光学遥感器中另一重要组成部分，通常采用的材料是超低膨胀材料。

这种材料具有良好的机械性能和光学特性，对于相机光学系统的稳定性和准确性也非常重要。

3. 稳定平台空间光学遥感器的稳定平台是提供足够稳定性和精度的关键，这需要采用高质量材料使其能够承受高速运动、重重冲击及严酷的环境，同时保持足够的特性，如质量轻、耗能小、稳定性高等等。

一般使用的材料有高强度铝合金、复合材料和有机玻璃等。

二、未来展望1. 光学遥感器的材料将得到进一步升级光学遥感器的光机结构材料应用将会得到进一步升级，未来主要是将研究和开发高性能材料，如具有更好稳定性、综合特性更好、成本更低等材料，以满足空间光学遥感器和未来更高质量的天文望远镜的需求。

2. 空间光学遥感器的创新随着科技的不断发展，未来空间光学遥感器的应用将会更广泛，例如利用新材料可有效提高其稳定性，提高成像分辨率的技术发展也将得到加强。

同时，遥感技术也将与人工智能技术相结合，可能产生更多的创新应用，如进行超级精准观测、预警以及遥感机器人巡航等等。

低轨道轻质星载一体化空间光学遥感器的热设计低轨道轻质星载一体化空间光学遥感器的热设计是一项十分重要的任务，它涉及到航天器在极端环境下的热管理、热保护以及热控制等方面的问题。

本文将详细介绍低轨道轻质星载一体化空间光学遥感器的热设计，并从热扩散、热传导和热辐射等方面进行讨论。

对于低轨道轻质星载一体化空间光学遥感器的热设计来说，首先要考虑的是航天器在空间中的热辐射问题。

由于在低轨道上，航天器会暴露在强烈的太阳辐射下，因此需要设计合适的热控制机制，以保护光学组件不受过热的影响。

一种常见的热控制方案是使用反射率高的热控涂层来减少太阳辐射的吸收，从而降低光学组件的温度。

同时，还可以通过热辐射遮挡器等措施来限制太阳辐射的直接照射。

其次，对于低轨道轻质星载一体化空间光学遥感器的热设计来说，还需要考虑航天器的热扩散和热传导问题。

由于热量会在航天器内部扩散和传导，而光学组件对温度的稳定性要求非常高，因此需要设计合适的散热结构来实现热能的有效传导和扩散。

一种常用的方式是在航天器的壳体表面设置散热板，并通过导热材料将热能传导到散热板上，再通过辐射或传导的方式将热能释放到周围环境中。

此外，还需要合理设置航天器内部的温度控制系统，以保证光学组件的稳定性。

温度控制系统可以通过设置恒温器和温度传感器等设备，实时监测和调节航天器内部的温度。

同时，还可以通过控制电子设备的功耗来控制航天器的发热量，在一定程度上减少热量对光学组件的影响。

最后，低轨道轻质星载一体化空间光学遥感器的热设计还需要考虑太空环境中温度的极端变化。

由于航天器会在阴影和阳光下交替暴露，其温度可能会经历较大的变化，因此需要设计合适的热控制机制来应对这种极端情况。

一种常见的方式是使用热绝缘层来减少航天器与外界环境的热交换，从而保持光学组件的稳定温度。

综上所述，低轨道轻质星载一体化空间光学遥感器的热设计是一项复杂的任务，需要考虑多个方面的问题。

通过合适的热控制机制、温度控制系统和热绝缘层的设计，可以确保光学组件在极端环境下的稳定性和可靠性。

空间光学遥感器可靠性设计研究史漫丽，吴南，董杰，原娜（北京空间机电研究所先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094）摘要：空间光学遥感器是一类特殊的遥感器，其可靠性设计是研制工作的重要组成部分。

本文从空间光学遥感器的特点分析入手，介绍了光学遥感器可靠性模型的建立方法。

针对空间光学遥感器的特点，从光学遥感器的防污染设计、活动部件设计、单粒子效应防护设计及静电防护设计方面对其可靠性设计进行了有针对性的阐述。

关键词：空间遥感；光学遥感器；可靠性设计中图分类号：TP73 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2018)08-0761-04 Research on the Reliability Design of a Space Optical Remote SensorSHI Manli，WU Nan，DONG Jie，YUAN Na(Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing Key Laboratory of Advanced Optical Remote Sensing Technology,Beijing 100094, China)Abstract：A space optical remote sensor is a kind of special remote sensor. The design for reliability of a space optical remote sensor is an important part of the development process. This paper introduces and establishes a method for an optical remote sensor reliability model based on the characteristics of the space optical remote sensor. The anti-pollution design, design of the moving parts, design of single-particle effect protection, and the design of electrostatic protection were analyzed.Key words：space remote sense，optical remote sensor，reliability design0 前言空间光学遥感器的可靠性设计是贯穿整个遥感器设计过程的一项重要工作[1]。

空间光学遥感器运动学支撑方案设计与分析清晨的阳光透过窗帘，斜照在我的工作台上，键盘敲击声伴随着思考的火花，我开始了这场关于空间光学遥感器运动学支撑方案的创作。

十年的方案写作经验告诉我，这一次我将要挑战的是一个既复杂又充满挑战的课题。

我们要明确的是，光学遥感器的核心任务就是获取地球表面的高分辨率图像，而这一切都依赖于运动学支撑系统的精准设计与分析。

那么，如何设计这样一个系统呢？一、支撑结构设计1.材料选择支撑结构是遥感器的骨架，其材料选择至关重要。

考虑到空间环境的特殊性，我们需要选择高强度、轻质、抗腐蚀的材料。

碳纤维复合材料因其优异的性能脱颖而出，成为我们的首选。

2.结构布局支撑结构的布局要充分考虑光学遥感器的运动特性。

采用模块化设计，将支撑结构分为多个部分，每个部分都能独立运动，从而确保遥感器在各个方向上的自由度。

3.结构优化利用计算机辅助设计软件，对支撑结构进行拓扑优化，降低重量，提高强度。

同时，通过仿真分析，确保结构在实际工作中的可靠性。

二、运动学分析1.运动轨迹光学遥感器的运动轨迹至关重要，它直接影响到图像的清晰度和准确性。

我们需要设计一个精确的运动轨迹，确保遥感器在拍摄过程中能够稳定、快速地移动。

2.运动控制运动控制是关键。

通过设计一套高精度的控制系统，实现对遥感器运动的实时监控和调整。

采用PID控制算法，实现遥感器的精确运动。

3.运动学仿真在方案设计阶段，运动学仿真至关重要。

通过仿真软件，模拟遥感器在实际环境中的运动情况，分析运动轨迹、速度、加速度等参数，为优化设计提供依据。

三、系统集成1.集成设计将光学遥感器、支撑结构、控制系统等各个部分集成在一起，形成一个完整的系统。

集成设计要充分考虑各个部分的协同工作，确保系统的高效运行。

2.系统调试集成完成后，进行系统调试。

通过调整各个参数，优化系统性能，确保遥感器在实际工作中的应用效果。

3.系统测试在地面模拟空间环境，对系统进行测试。

测试内容包括遥感器的图像采集、运动轨迹、控制系统等各个方面，确保系统在实际环境中的可靠性。

遥感技术的空间分辨率优化方法遥感技术是空间信息采集、处理与应用的一种重要手段。

在遥感图像的处理中，空间分辨率是一个重要的参数。

空间分辨率的提高可以提高图像的质量，增加遥感数据的信息量，但同时会带来大量的噪声和冗余信息。

因此，如何优化遥感数据的空间分辨率是遥感技术发展中的一个重要问题。

目前，常用的空间分辨率优化方法主要有矩阵分解法、重构法和小波变换法等。

下面就这些方法分别进行介绍。

一、矩阵分解法矩阵分解法是从原图像的矩阵出发，通过对矩阵进行分解、重构，实现分辨率的优化。

它主要有SVD（奇异值分解）和PCA （主元分析）两种方法。

SVD方法是将原图像矩阵分解为三个矩阵的乘积：A=UΣVT。

其中U和V是两个正交矩阵，Σ是一个对角矩阵。

其中Σ的主对角线上的元素表示了A的奇异值。

通过截取奇异值，可以实现原图像的空间分辨率的降低。

而通过增加奇异值，则可以实现空间分辨率的提高。

PCA方法是通过对原图像的协方差矩阵进行特征值分解，得到主方向，即数据的主要变化方向。

进而，通过保留主方向上的信息，实现空间分辨率的优化。

有研究表明，这种方法在对复杂图像数据进行处理时效果较好。

二、重构法重构法是指通过对原图像进行插值或插值反卷积等方法，来提高图像的空间分辨率。

重构法中的插值法又可以分为最近邻插值法（NN）、双线性插值法（BLI）和双三次插值法（BCI）等。

NN方法的原理是，对于目标坐标点，寻找其最近的原坐标点的色彩值作为目标坐标点的色彩值。

虽然该方法计算简单，但却常常会带来明显的走样现象。

BLI方法则是引入了相对权重的概念，对目标点周围4个最近的点进行加权平均，以得到目标点的色彩值。

该方法较NN方法具有更好的色彩过渡效果。

BCI方法则是引入了样条多项式的概念，在图像样本内进行拟合，以得到目标像素的色彩值。

该方法比BLI方法计算量大，但是所得到的重构图像质量更高。

三、小波变换法小波变换法是将图像分为不同尺度和方向上的小波系数，通过对不同尺度、不同方向上的小波分量进行重构，实现分辨率优化。