獲取景物信息，這一臺(tái)相機(jī)相當(dāng)于以往兩臺(tái)相機(jī)

焦平面是相機(jī)光機(jī)主體的重要組成部分，焦面的熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性直接影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，對(duì)相機(jī)總體質(zhì)量和可靠性起著至關(guān)重要的作用。該可見(jiàn)近紅外相機(jī)譜段數(shù)多達(dá)9個(gè)，為了實(shí)現(xiàn)大幅寬又需要多片探測(cè)器拼接，在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)通道分光、多譜帶成像、探測(cè)器拼接、電路板安裝、探測(cè)器散熱等功能，其焦平面設(shè)計(jì)難度可見(jiàn)一斑。經(jīng)過(guò)多種方案的分析對(duì)比，綜合考慮多譜段需求和光學(xué)設(shè)計(jì)難度，相機(jī)最終采用雙通道焦面成像形式。相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)在焦面處通過(guò)分光鏡分光，形成兩個(gè)成像通道，兩個(gè)通道分別采用五色和四色探測(cè)器成像。雙通道多譜段高集成焦平面技術(shù)確保獲取更多的地面景物元素，一臺(tái)相機(jī)可獲取以往兩臺(tái)相機(jī)才能獲取的景物信息，提高了單臺(tái)相機(jī)的利用率，節(jié)省了載荷成本。

核心器件定制，我們更自主可控

近年來(lái)，自主可控的呼聲越來(lái)越高，5米光學(xué)衛(wèi)星可見(jiàn)近紅外相機(jī)四色焦面通道探測(cè)器，采用了自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)多光譜四色TDICCD。四色TDICCD的設(shè)計(jì)研發(fā)和應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)，如探測(cè)器流片工藝空間適應(yīng)性和可靠性問(wèn)題、探測(cè)器性能指標(biāo)及接口的符合性問(wèn)題，探測(cè)器多光譜濾光片的設(shè)計(jì)加工及考核驗(yàn)證、探測(cè)器的封裝對(duì)準(zhǔn)以及探測(cè)器的拼接配準(zhǔn)等。研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)聯(lián)合攻關(guān)，最終成功研制出了具有電荷連續(xù)轉(zhuǎn)移和抗彌散功能的四色TDICCD，通過(guò)比對(duì)測(cè)試，所有性能指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于進(jìn)口器件。在克服所有研制困難的同時(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還編制了探測(cè)器相關(guān)的多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如探測(cè)器封裝檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、濾光片設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、濾光片環(huán)境考核標(biāo)準(zhǔn)等，這些標(biāo)準(zhǔn)的制定標(biāo)志著508所在探測(cè)器自主研發(fā)領(lǐng)域占據(jù)了一席之地。四色TDICCD成功國(guó)產(chǎn)化研制，打破了國(guó)外對(duì)核心器件的封鎖，解決了型號(hào)急需，現(xiàn)已在多個(gè)航天型號(hào)中得到應(yīng)用，提升了核心器件自主可控能力。

專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)調(diào)整系統(tǒng)，圖像更清晰

多通道成像可有效地利用光學(xué)系統(tǒng)的線視場(chǎng)范圍，降低光學(xué)設(shè)計(jì)難度，但同時(shí)也帶來(lái)了通道間的配準(zhǔn)問(wèn)題。如何實(shí)現(xiàn)四色、五色通道間兩個(gè)焦面所成的像在空間上完全對(duì)準(zhǔn)，是可見(jiàn)近紅外相機(jī)面臨的又一項(xiàng)難題。研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套針對(duì)可見(jiàn)近紅外相機(jī)的微位移監(jiān)測(cè)調(diào)整系統(tǒng)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)配準(zhǔn)方向5微米的微調(diào)，并對(duì)三維移動(dòng)量進(jìn)行微米級(jí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)焦面所成圖像融合之后的清晰，保證了相機(jī)后續(xù)多譜帶圖像融合的精度，也為其他型號(hào)多通道相機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

結(jié)構(gòu)穩(wěn)，圖像質(zhì)量我保障

該可見(jiàn)近紅外相機(jī)采用離軸光學(xué)系統(tǒng)，重近300千克，最長(zhǎng)尺寸近1.5米，因發(fā)射段力學(xué)環(huán)境惡劣、在軌外熱流變化復(fù)雜，因此對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求高。相機(jī)采用框架式一體結(jié)構(gòu)加阻尼隔振技術(shù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局，精密控溫設(shè)計(jì)，保證了相機(jī)在經(jīng)歷裝調(diào)、運(yùn)輸及發(fā)射后的結(jié)構(gòu)剛度和光學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定性，確保在軌圖像質(zhì)量。

電路設(shè)計(jì)高可靠，降低功耗省資源

由于采用雙通道9譜段成像，相機(jī)焦面電路規(guī)模龐大，從探測(cè)器輸出的模擬信號(hào)達(dá)100多路。為了減少模擬信號(hào)的長(zhǎng)線傳輸，電路設(shè)計(jì)上將信號(hào)的模擬至數(shù)字的轉(zhuǎn)換部分前移，形成前置的焦面電路。處理完的數(shù)字信號(hào)再經(jīng)線纜傳輸至視頻處理器，這種電路設(shè)計(jì)方式大大減小了成像電路的規(guī)模，極大降低了系統(tǒng)的功耗，節(jié)省了整星資源。同時(shí)由于內(nèi)部數(shù)據(jù)采用高速串行接口傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗電磁干擾能力和可靠性。