微特电机在卫星水色扫描仪中的应用
尹达一1，冯鑫1，郑列华1，李雨2，程远2
(1中国科学院上海技术物理研究所，上海200083；2中国电子科技集固公司第21研究所，上海200233)
摘要：水色水温扫描仪是海洋一号系列卫星上的主要有效载荷之一。重点对组成水色水温扫描仪独特的扫描和消旋子系统以及消角动量子系统中微特电机的应用情况进行了介绍，该类系统在国内外航天遥感领域属于首次在轨得到成功应用。
关键词：海洋一号卫星；水色扫描仪；消像旋：步进电动机；无刷直流电动机；消角动量
中国分类号：TM33；TM383．6 文献标识码：A 文章编号：1004—7018(2008)08—0008—04
0引言
海洋一号(Haiyang-1)系列卫星是中国首次特别用于监测海洋环境的光学遥感卫星，主要用途是探测海洋水色、水温要素，包括叶绿素浓度、悬浮物质含量、元机物、海洋污染以及海表温度分布等。在开发海洋生物资源、探测海洋污染状况、发展沿海大陆架水产资源以及研究全球海洋环境变化方面，海洋一号系列卫星展现出日益重要的作用。迄今为止，该系列卫星共研发了2颗(即A星和B星)，分别于2002年5月和2007年4月发射升空。
水色水温扫描仪(以下简称COCTS)是海洋一号系列卫星上的主要光学遥感器之一，具有6个可见光、2个近红外和2个热红外波段。不但能够获取丰富的海洋水色景象与特征信息，而且能用具有飞行中辐射校正能力的2个红外波段获取定量的海面温度图，并用近红外波段进行水色遥感数据的大气辐射校正。COCTS的功能与美国SeaStar卫星上SeaWiFS和日本ADEOS卫星上OCTS相类似，基本参数如表1所示。
从空间对海洋遥感的要求不同于气象卫星，它需要遥感器在地面目标(如海洋、湖泊等水体表面)反射能量较弱的条件下具有较高的探测灵敏度，为此，海洋一号卫星COCTS采用多元并扫(共10个通道、每个通道4元)技术以提升信噪比。具体来说，COCTS采用了45。反射镜(简称s镜)绕系统光轴作360。连续旋转扫描，将地物目标光谱信息引人到主光学系统中，并对深冷空间以及参考黑体目标进行扫描以提供各探测通道的零辐射基准和红外通道的辐射参考基准。这是一个垂直于卫星飞行轨迹方向(即穿轨方向)的扫描过程，但s镜旋转扫描时会产生探测器焦面像旋转，并导致各探测通道的轴外视场无法配准的光学问题。为此，在主光学系统之后设置消像旋镜(简称K镜)，其作用是带动一个全波段反射系统跟踪s镜进行同向360。连续旋转扫描，当转速严格保持s镜转速的一半时能够消除这类像旋现象。位于光学系统焦面处的探测器瞬时视场对K镜出射光谱信息进行连续采样后获得正确的多元并扫地物景象。
cOcTrs中带动s镜和K镜旋转的电机机构与驱动电路一起组成了扫描／消像旋子系统(简称s／K电机子系统)。为了消除它们在旋转过程中产生的动量矩，降低对卫星姿态的感染，系统还没置了消角动量矩子系统(简称消角电机子系统)。cOcTs的结构模型如图1所示。
1 S／K电机子系统
1.l s／K电机机构
s／K电机子系统包括s镜电机子系统和K镜电机子系统，每个子系统由电机机构、驱动电路组成，属于cOcTs的关键部件之一，其运行性能决定了cocTs的成像质量。
s镜电机机构主要包括：步进电动机、s镜、动平衡校正器(内平衡块、外平衡块)、轴承等组件，如图2所示。K镜电机机构主要包括：步进电动机、K镜、平面镜、K镜调节组件、轴承等组件，如图3所示。
s／K电机子系统均采用永磁感应子式步进电动机工作，该类型电机具有如下优点：
(1)控制性能好，可用开环方式驱动而无需反馈；
(2)位移量与数字脉冲数成正比，数字信号经过环形分配器和功率放大后可直接控制步进电动机；
(3)多台电机速度同步应用情况下性能突出，特别适用于转速严格同步的场合；
(4)速度与脉冲频率成正比，改变脉冲频率就可以在较宽的范围内调节速 |
