高分辨率敏捷卫星颤振对成像的影响分析方法.pdf

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1、航天返回与遥感第35卷第2期46SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2014年4月高分辨率敏捷卫星颤振对成像的影响分析方法刘彦丽曹东晶（北京空间机电研究所，北京100094）摘要高分辨率敏捷卫星在轨姿态机动成像过程中，姿态控制执行机构的控制力矩陀螺（ControlMomentGyro,CMG）在正常工作时会产生附加的扰动力和扰动力矩，经振动传递，造成相机内部敏感光学元件之间的相对运动，从而对图像品质造成影响。为了研究CMG颤振对高分辨率敏捷卫星成像的影响，文章采用集成建模分析方

2、法，构建包括扰动、结构、控制、光学在内的颤振集成模型。以某型号空间相机为研究对象，对此相机的动力学特性和光学系统敏感度进行了分析，得到相机敏感光学元件的振动响应，以及颤振在相机焦面产生的像移，研究了CMG颤振对高分辨率敏捷卫星成像的影响分析方法，可为其他类型颤振的影响分析提供参考。关键词高分辨率敏捷卫星姿态控制执行机构控制力矩陀螺颤振集成建模中图分类号:V57文献标志码:A文章编号:1009-8518(2014)02-0046-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.02.

3、007AnalysisMethodonEffectofJitteronHighResolutionAgileSatelliteImagingLIUYanliCAODongjing（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractAttitudecontrolactuatorsuchascontrol-moment-gyro（CMG）producesadditionaldisturbancewhenitoutp

4、utsmajordrivingmomentwithajitterduringattitudemaneuverableimaging,resultingindegradedimages.InordertostudytheeffectofCMGjitteronhighresolutionagilesatelliteimaging,basedonintegratedmodelingmethod,adisturbances-structure-control-opticsintegratedmodelofaspa

5、cecameraiscarriedoutinthispaper.Basedonthismodel,theresponsedisplacementofeachopticalcomponentandimagemotioniscal-culatedandanalyzedbyusingdynamicsandopticalanalysisofspacecamerastructuralFEM,sotheinfluenceanalysismethodofjitteronhighresolutionagilesatell

6、iteimagingisaccomplished.Themethodproposedbythispapercanbereferenceforotherinfluenceanalysisofjitter.Keywordshighresolutionagilesatellite;attitudecontrolactuator;controlmomentgyro;jitter;inte-gratedmodelingmethod0引言传统相机的成像方式多为三轴姿态稳定控制下的轨道推扫成像，新型高分辨率敏捷卫星通过

7、姿态机动，可以随时根据需要沿任意轨迹推扫成像。国际上具有敏捷姿态机动能力的卫星有Pleiades、Ikonos-2、OrbView-3、WorldView系列等，均应用控制力矩陀螺（ControlMomentGyro,CMG）作为姿态控制执行收稿日期：2013-12-28第2期刘彦丽等:高分辨率敏捷卫星颤振对成像的影响分析方法47[1]机构来提高卫星的敏捷性能。姿态控制执行机构是高分辨率敏捷卫星平台实现高精度、高稳定度、高机动性、长寿命的核心技术。CMG作为卫星姿态控制执行机构部件，动态响应能力强、输出控

8、制力矩大，但在轨机动成像过程中，CMG会产生附加的扰动力和扰动力矩，影响有效载荷的指向精度、稳定[2]度、成像品质、分辨率等重要性能指标。这一问题是高分辨率敏捷卫星急需解决的技术问题。颤振对图像品质的影响分为3个环节：干扰源特性、颤振传递特性和颤振对光学系统的影响特性。由于颤振对卫星的影响比较复杂，涉及结构、控制和有效载荷等系统，单独对每个系统进行分析的效果往往不如采用集成建模技术，且集成建模技术已在国外SIM、NGST、TP