本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種可在軌調(diào)焦的空間調(diào)制干涉光譜成像系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

光譜成像儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般搭載平臺(tái)是衛(wèi)星、飛船以及空間站等空間飛行器，這些飛行器在發(fā)射過程以及在軌運(yùn)行過程中，其外界環(huán)境會(huì)發(fā)生劇烈的變化，會(huì)受到諸如沖擊、振動(dòng)、變軌、壓力變化、溫度變化等環(huán)境因素影響，會(huì)使光譜成像儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)或光學(xué)系統(tǒng)某些部分參數(shù)發(fā)生改變，也會(huì)影響光譜成像儀的離焦導(dǎo)致干涉圖質(zhì)量下降，需要調(diào)焦機(jī)構(gòu)在軌進(jìn)行焦平面位置的調(diào)整及離焦量的補(bǔ)償。

目前的星載光譜成像儀的地元分辨率較低，光學(xué)系統(tǒng)焦距較短，焦深較大，由于離焦導(dǎo)致干涉圖質(zhì)量下降問題并不明顯，所以現(xiàn)在的星載光譜成像儀都沒有設(shè)計(jì)調(diào)焦機(jī)構(gòu)。但是隨著航天遙感的發(fā)展，對(duì)光譜成像儀的地元分辨率要求越來越高，干涉光譜儀的調(diào)焦是必然要面對(duì)的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可在軌調(diào)焦的空間調(diào)制干涉光譜成像系統(tǒng)及方法，用以解決了背景技術(shù)中星載光譜成像儀由于在軌環(huán)境變化引起的離焦等技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：提供一種可在軌調(diào)焦的空間調(diào)制干涉光譜成像系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括星上計(jì)算機(jī)和沿光路依次設(shè)置的空間調(diào)制光譜儀和焦面組件，所述焦面組件包括調(diào)焦機(jī)構(gòu)和焦面電路盒，焦面電路盒內(nèi)置光電探測(cè)器，所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)和光電探測(cè)器分別與星上計(jì)算機(jī)連接。

所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、傳動(dòng)副、導(dǎo)軌，電機(jī)通過傳動(dòng)副與所述焦面電路盒連接，焦面電路盒可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。

所述傳動(dòng)副包括滾珠絲杠傳動(dòng)副和渦輪蝸桿傳動(dòng)副。

所述電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。

本發(fā)明還提供一種如上述可在軌調(diào)焦的空間調(diào)制干涉光譜成像系統(tǒng)所使用的方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1]調(diào)焦機(jī)構(gòu)初始化，將光電探測(cè)器調(diào)整到初始位置；

2]光電探測(cè)器采集干涉光譜數(shù)據(jù)并發(fā)送給星上計(jì)算機(jī)；

3]星上計(jì)算機(jī)通過實(shí)時(shí)采集的干涉光譜數(shù)據(jù)計(jì)算調(diào)制度，并判斷其是否滿足使用要求；

4]如調(diào)制度不滿足使用要求時(shí)，計(jì)算在軌調(diào)焦所需調(diào)節(jié)量；

5]星上計(jì)算機(jī)將需要的調(diào)節(jié)量以控制指令形式發(fā)送至調(diào)焦機(jī)構(gòu)；

6]調(diào)焦機(jī)構(gòu)響應(yīng)控制指令，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)光電探測(cè)器進(jìn)行空間位置調(diào)整；

7]調(diào)焦機(jī)構(gòu)調(diào)整到位后發(fā)送反饋信號(hào)給星上計(jì)算機(jī)；

8]重復(fù)步驟2]～7]，直至調(diào)制度滿足使用要求；

9]星上計(jì)算機(jī)記錄實(shí)時(shí)干涉光譜數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果是：

1.實(shí)時(shí)性：本發(fā)明利用儀器在軌實(shí)時(shí)干涉圖數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)焦控制，減少了星地傳輸環(huán)節(jié)及地面人員處理環(huán)節(jié)，本次調(diào)焦控制對(duì)應(yīng)當(dāng)前時(shí)刻儀器狀態(tài)；

2.自主性：本發(fā)明提供的調(diào)焦方法和裝置利用星載計(jì)算機(jī)在軌完成，不需要人員參與；

3.靈活性：本發(fā)明提供的調(diào)焦方法可以每軌進(jìn)行操作，每次調(diào)焦都對(duì)應(yīng)了當(dāng)前儀器狀態(tài)，減少了時(shí)間誤差，控制精度高；

4.準(zhǔn)確性：本發(fā)明利用儀器在軌實(shí)時(shí)干涉圖調(diào)制度作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，最真實(shí)的反映了干涉光譜成像儀的成像質(zhì)量，有別于傳統(tǒng)的航天相機(jī)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明成像系統(tǒng)實(shí)施例的原理框圖；

圖2是本發(fā)明成像系統(tǒng)實(shí)施例焦面組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明方法實(shí)施例的流程示意圖。

圖中，1-焦面電路盒、2-直線導(dǎo)軌、3-螺母、4-滾珠絲杠、5-角度編碼器、6-渦輪、7-蝸桿、8-步進(jìn)電機(jī)、9-聯(lián)軸器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖說明對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說明。

如圖1～2所示，本發(fā)明提供一種可在軌調(diào)焦的空間調(diào)制干涉光譜成像系統(tǒng)，包括星上計(jì)算機(jī)和沿光路依次設(shè)置的空間調(diào)制光譜儀和焦面組件，所述焦面組件包括調(diào)焦機(jī)構(gòu)和焦面電路盒，焦面電路盒內(nèi)置光電探測(cè)器，所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)和光電探測(cè)器分別與星上計(jì)算機(jī)連接。

所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、傳動(dòng)副、導(dǎo)軌，電機(jī)通過傳動(dòng)副與所述焦面電路盒連接，焦面電路盒可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。

所述傳動(dòng)副包括滾珠絲杠傳動(dòng)副和渦輪蝸桿傳動(dòng)副。

整個(gè)調(diào)焦機(jī)構(gòu)由直線導(dǎo)軌、螺母、滾珠絲杠、角度編碼器、渦輪、蝸桿、步進(jìn)電機(jī)和聯(lián)軸器組成。其中螺母和滾珠絲杠組成滾珠絲杠傳動(dòng)副，渦輪、蝸桿組成渦輪蝸桿傳動(dòng)副。

焦面電路盒安裝在直線導(dǎo)軌上，可以沿到導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)。螺母固定在焦面組件上。步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器與蝸桿連接在一起。角度編碼器通過聯(lián)軸器和渦輪以及滾珠絲杠連接在一起。

實(shí)現(xiàn)過程：步進(jìn)電機(jī)響應(yīng)調(diào)焦指令做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，通過渦輪蝸桿傳動(dòng)副帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾珠絲杠傳動(dòng)副帶動(dòng)焦面電路盒在直線導(dǎo)軌上做直線運(yùn)動(dòng)。角度編碼器起到監(jiān)視反饋?zhàn)饔谩?/p>

如圖3所示，本發(fā)明還提供一種基于上述可在軌調(diào)焦的空間調(diào)制干涉光譜成像系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

1]調(diào)焦機(jī)構(gòu)初始化，將光電探測(cè)器調(diào)整到初始位置；

2]光電探測(cè)器采集干涉光譜數(shù)據(jù)并發(fā)送給星上計(jì)算機(jī)；

3]星上計(jì)算機(jī)通過實(shí)時(shí)采集的干涉光譜數(shù)據(jù)計(jì)算調(diào)制度，并判斷其是否滿足使用要求；

4]如調(diào)制度不滿足使用要求時(shí)，計(jì)算在軌調(diào)焦所需調(diào)節(jié)量；

5]星上計(jì)算機(jī)將需要的調(diào)節(jié)量以控制指令形式發(fā)送至調(diào)焦機(jī)構(gòu)；

6]調(diào)焦機(jī)構(gòu)響應(yīng)控制指令，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)光電探測(cè)器進(jìn)行空間位置調(diào)整；

7]調(diào)焦機(jī)構(gòu)調(diào)整到位后發(fā)送反饋信號(hào)給星上計(jì)算機(jī)；

8]重復(fù)步驟2]～7]，直至調(diào)制度滿足使用要求；

9]星上計(jì)算機(jī)記錄實(shí)時(shí)干涉光譜數(shù)據(jù)。