由*光電研究院承擔的863計劃“強度關聯(lián)遙感成像外場綜合測試技術”近通過了*遙感中心驗收，為強度關聯(lián)遙感載荷的研制與應用發(fā)展奠定了堅實的基礎。其中系留氣球系統(tǒng)起到了重要的支撐平臺作用。
亟待驗證的強度關聯(lián)光譜相機有別于現(xiàn)有光學成像技術采用物空間到像空間的“點”到“點”對應模式，強度關聯(lián)遙感成像技術是利用光場的量子漲落及其關聯(lián)獲取目標圖像信息的一種新型成像技術，為圖像信息的獲取提供了一條可突破傳統(tǒng)光學成像技術圖像分辨率和圖像獲取效率理論極限的全新技術途徑。*上海光學與精密機械研究所在863計劃的支持下，在上建成了臺激光三維強度關聯(lián)成像工程原理樣機。強度關聯(lián)成像技術在遙感、顯微、制導等領域具有巨大的應用前景，亟待進行外場綜合測試驗證。為此，*光電研究院在2014年承擔了863計劃“強度關聯(lián)遙感成像外場綜合測試技術”課題，目標旨在前期被動光學高光譜強度關聯(lián)原理樣機的基礎上，推動其工程化驗證進程，支撐其搭載到應用平臺上進行實際飛行實驗，突破基于飛行器平臺的強度關聯(lián)遙感成像應用關鍵技術，實現(xiàn)從野外靜態(tài)場景到基于航空浮空器平臺的光學強度關聯(lián)遙感成像跨越；實驗演示強度關聯(lián)遙感成像技術與傳統(tǒng)光學成像技術相比較而言的若干的新的遙感成像能力，完成強度關聯(lián)遙感成像技術的應用理論體系建設。系留氣球平臺多項關鍵技術突破經(jīng)過綜合論證，研究團隊選擇系留氣球作為強度關聯(lián)相機的測試搭載平臺。系留氣球是一種無動力浮空飛行器，用系纜與地面設施連接，球體內(nèi)充氦氣，依靠浮力懸停在空中。系留氣球系統(tǒng)一般由球體、系纜、錨泊設施、測控、供電等組成。系纜是為了約束氣球停留在期望的高度，內(nèi)部有導線與光纖，前者為氣球所搭載的各種載荷提供電力，后者可將傳感器獲得的信息傳送至地面接收站。正因為系留氣球大多采用地面設施供電，其續(xù)航時間才不受能源的限制，與其他飛行器相比具有顯著優(yōu)勢，小型的系留氣球系統(tǒng)續(xù)航時間可以長達1-3天，中大型的系留氣球系統(tǒng)持續(xù)駐空工作時間可超過15天。在三年的研究周期內(nèi)，光電院突破了系留氣球雷電防護，復雜工況下球體動力學分析，球載不間斷電源供應，球載在線充電，球載脈沖式大功率放電電源，系纜收纜主動控制等諸多關鍵技術，研制成功了1600立方米的移動式對地觀測系留氣球系統(tǒng)，有效載荷超過250kg，升空高度超過海拔2000m，數(shù)據(jù)傳輸速度大于1gbps，抗風能力超過24m/s，達到*進水平。光電院完成了系留氣球平臺搭載被動光學強度關聯(lián)成像載荷在不同高度的數(shù)據(jù)獲取飛行試驗，獲取的數(shù)據(jù)包括項目組人工部署的扇形、灰度等級、彩色和條形靶標，以及樹木、房屋、小汽車等自然場景目標，在國內(nèi)實現(xiàn)了強度關聯(lián)成像載荷在航空遙感平臺上進行外場成像，驗證了光電研究院研制的系留氣球科學試驗平臺對強度關聯(lián)成像載荷空中成像在高精度穩(wěn)定、高速率實時數(shù)據(jù)傳輸、高質(zhì)量供電、高精度姿軌測量等方面的可靠支持能力。外場綜合測試取得預期驗證效果2017年11月，“強度關聯(lián)遙感成像外場綜合測試技術”課題順利通過專家組評審驗收，評審專家組認為，該課題突破了外場性能測試標準目標、自適應壓縮感知關聯(lián)重構、大功率球載供電、穩(wěn)定平臺柔性精密傳動控制等關鍵技術，構建了我國首套凝視型載荷外場綜合測試系統(tǒng)，成功組織實施了三次大型外場綜合測試科學試驗，為強度關聯(lián)遙感載荷的研制與應用發(fā)展奠定了堅實的基礎。課題研究成果將納入高分辨率遙感綜合定標場，服務于我國新型遙感載荷的研制與發(fā)展、成像應用模式分析與驗證，進而推動我國對地觀測技術的發(fā)展。系留氣球是浮空飛行器家族的重要成員。在何澤慧院士等老一輩科學家的倡導下，*早在四十年前就開始發(fā)展浮空飛行器，目前已具備包括高空零壓氣球、超壓氣球、系留氣球、中低空飛艇和平流層飛艇的研制能力。浮空飛行器具有廣泛的用途，我國去年6月成功發(fā)射的世界上顆硬x射線望遠鏡天文衛(wèi)星取名為“慧眼”也是為了紀念何澤慧先生，在這之前曾經(jīng)用高空氣球搭載硬x射線探測器驗證了技術可行性。*浮空器研究中心的系留氣球是靠自主創(chuàng)新從1988年開始逐步發(fā)展起來的，1989年研制成功的“海南一號”系留氣球系統(tǒng)，體積150立方米，是國內(nèi)首套實用型系留氣球系統(tǒng)。1995年，研制成功400立方米高原型系留氣球系統(tǒng)，1996年研制完成車載型機動系留氣球系統(tǒng)，2009年研制完成當時國內(nèi)大的系留氣球預警系統(tǒng)并交付用戶，2016年12月，光電院kx-10系留氣球搭載探索1號科考船進行海上立體觀測試驗，是國內(nèi)船載系留氣球應用試驗。2017年9月，“*科技服務網(wǎng)絡計劃(sts)-*浮空器制造與應用”項目完成應用示范飛行任務，參與此次飛行試驗的“機動式系留氣球”，能夠快速展開，單次系留駐空時間可達3天，針對快捷部署監(jiān)控、通信等應用需求，實現(xiàn)了機動性強、系統(tǒng)可靠、使用操作方便的目標。2017年12月光電院的kx-15系留氣球紅外觀測系統(tǒng)在海拔4700米的可可西里無人區(qū)升空，用于對保護區(qū)動物行為的觀測和研究。中科院浮空器團隊具有結構建模、大型結構分析、熱分析、氣動分析計算的軟硬件平臺和一批高水平*從事剛性結構、柔性結構、熱分析和氣動特性分析研究的科技人員，能夠深入進行浮空器的研究設計工作。系留氣球系統(tǒng)技術已經(jīng)較為成熟，先后形成了代號為kx-10、kx-14、kx-15、kx-31、kx-47等系列的系留氣球產(chǎn)品。光電研究院將繼續(xù)緊密結合自身的光電專業(yè)特色，為*的前沿科學探索做好技術支撐，在國民經(jīng)濟的主戰(zhàn)場中發(fā)揮更加重要的作用。(原標題：拓展浮空平臺驗證能力 助推光電載荷前沿探索——記*系留氣球在強度關聯(lián)光譜相機綜合測試中的應用)