嫦娥二号卫星CCD立体相机 嫦娥二号卫星CCD立体相机

最小化 最大化

       嫦娥二号卫星于2010年10月1日18时59分57秒成功发射,我所研制的CCD立体相机,在卫星二次变轨到100km*15km椭圆轨道后,每次获得了16轨虹湾地区分辨率为1.3m的高清立体图像,为嫦娥三号巡视器与着陆器选择合适的着陆点提供了有价值的科学数据,成为嫦娥二号工程圆满完成的重要标志。同时使我国成为继美国2009年的"月球探测轨道相机(LROC)"之后第二个具有获取月面米级空间分辨率图像的国家,大大超过日本与印度相机的技术指标。而且美国的相机是平面相机(单视角),不但要求卫星不断调整姿态,还需两次覆盖才能获取立体图像,而我们的相机不但对卫星控制没有特殊的要求还具有同轨立体成像的功能。相机在100km圆轨上获取7m分辨率全月面图像为我国月球科学家研究月球精细的地形地貌与地质学构造提供了具有自主知识产权的原生数据源,成果水平居国际领先,并且"嫦娥二号7米分辨率全月影像图"被两院院士评选为"2012年度瀚霖杯中国十大科技进展新闻"之四,在学界和公众中引起强烈反响。在其既定的科研任务完成后,嫦娥二号卫星又受控向距地球更远的深空领域,探索人类未知的神秘世界。

嫦娥二号CCD立体相机

原理及创新

       首次在国际月球探测领域采用时延积分电荷耦合器件(TDI-CCD)立体相机和单镜头双线阵立体成像技术,获取了地元分辨率优于1.5m的虹湾地区的清晰立体图像以及在100Km圆轨道上迄今国际上分辨率最高的全球月面立体影像图。提出了"单镜头两视角同轨立体成像、TDICCD推扫与速高比补偿"的集成创新方案。在国际上对月高分辨率立体成像中首次采用了时间延时积分技术(TDI技术),克服了与地球卫星相比对月探测中卫星轨道高度低(嫦娥二号卫星轨道高度为100km及15km,而地球卫星一般在500km以上),月面起伏大(地球起伏小于10km而月球达20km),缺乏精确的月面高程数据以及无GPS技术支持等困难,从方法论的策略出发,巧妙利用TDICCD器件的CTF特征,实施了光机电最优化设计,不但使相机结构简单,小型、轻量、可靠性好及航天环境适应性强,同时使整机发射前检测全视场MTF高达0.5,大大放宽了对在轨速高比补偿的精度要求。采用了激光高度计星上闭环行频调整及地面行频注入两种互为补充的速高比补偿技术方案,补偿中同时考虑到了卫星轨道高度变化与月表地形起伏两者,提出"一种激光高度计无效数据剔除方法" 和"线阵CCD相机双向调制传递函数测试装置及方法" ,验证和保证了在轨调整的正确性和有效性。多项高技术环环相扣,达到了高精度的速高比补偿,保证了在轨图像的高质量。

研制过程

      2008年8月:启动

      2009年8月4日交付正样产品

      2010年10月1日:CE-2卫星发射

      2010年10月17日:获首张虹湾

      2011年:完成使命,飞奔太空(L2点)

成果:

      培养研究生:5名

      CE-1培养的留所研究生被评为"嫦娥二号任务突出贡献者"称号;

       2011年获得"  科技进步特等奖"

       2012年获得"国家科技进步特等奖"

       "嫦娥二号7米分辨率全月影像图",被两院院士评选为"2012年度瀚霖杯中国十大科技进展新闻"

嫦娥二号立体相机拍摄的月球虹湾局部三维景观图

拉普拉斯-A三维景观图