空间相机超高速变行频测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种空间相机超高速变行频测试装置，属于光电成像技术领域，包括平台、数据转换器、控制与存储计算机、柔性环形LED靶标、高精度单轴转台、编码器和转台控制器，其中空间相机固定在平台上，且空间相机的靶面与水平面垂直；控制与存储计算机通过数据转换器与空间相机连接，控制与存储计算机还分别与柔性环形LED靶标、编码器和转台控制器连接，转台控制器与高精度单轴转台连接；柔性环形LED靶标固定在高精度单轴转台上，编码器设置在高精度单轴转台内。本发明专利技术的空间相机超高速变行频测试装置结构简单、测试方法简单易行，能够有效地在地面上测试空间相机的超高速实时变化行频性能，从而有效测试空间相机的成像能力。

【技术实现步骤摘要】
空间相机超高速变行频测试装置
本专利技术涉及光电成像
，特别是涉及一种空间相机超高速变行频测试装置。
技术介绍
航天TDICCD相机成像模式的摆扫成像模式是与卫星姿态机动同步进行成像的动态成像方式，如图1所示，其中(a)为相机横滚方向摆扫示意图，(b)为俯仰方向摆扫示意图，可以满足目前对地观测范围增大的需求，但是随着轨道高度和摆扫角度的变化，相机的行频与图像的分辨率实时变化，对于高分TDI相机来说，像移速度大小必须与CCD相机的电荷行转移速度匹配，否则成像的调制传递函数将下降，图像变得模糊。空间光学遥感技术的研究是一项高风险、高投入、高度复杂而又高精度的系统工程，为保证空间光学卫星成像性能，必须在地面进行全面、深入可靠的理论研究与物理仿真实验，来演示验证关键技术及理论研究结果的正确性。空间相机在摆扫成像过程中存在运动速度和成像距离的实时变化，因此要实时调整空间相机的采样频率，目前相关领域尚无针对空间相机在摆扫成像过程中超高速实时变化行频性能的地面测试装置，导致在地面上无法有效地测试空间相机的成像能力。
技术实现思路
基于相关技术瓶颈，有必要针对空间相机在摆扫成像过程中超高速实时变化行频无法有效地在地面上进行测试的问题，专利技术一种空间相机超高速变行频测试装置。为解决上述问题，本专利技术采取如下的技术方案：一种空间相机超高速变行频测试装置，包括平台、数据转换器、控制与存储计算机、柔性环形LED靶标、高精度单轴转台、编码器和转台控制器；空间相机固定在所述平台上，且所述空间相机的靶面与水平面垂直；所述控制与存储计算机通过所述数据转换器与所述空间相机连接，所述控制与存储计算机还分别与所述柔性环形LED靶标、所述编码器和所述转台控制器连接，所述转台控制器与所述高精度单轴转台连接；所述柔性环形LED靶标固定在所述高精度单轴转台上，所述编码器设置在所述高精度单轴转台内；所述控制与存储计算机控制所述柔性环形LED靶标显示靶标图像，并将预设角速度曲线对应的控制信息发送至所述转台控制器，所述转台控制器控制所述高精度单轴转台按照所述预设角速度曲线旋转；所述控制与存储计算机接收所述编码器实时发送的转台角度信息，并根据所述转台角度信息计算所述空间相机的行频控制信息，将所述行频控制信息通过所述数据转换器实时发送至所述空间相机；所述空间相机根据所述行频控制信息实时改变拍摄行频并对按照所述预设角速度曲线旋转的所述柔性环形LED靶标进行实时成像，将成像后得到的图像通过所述数据转换器发送至所述控制与存储计算机，所述控制与存储计算机对所述图像进行存储。本专利技术的有益效果是：本专利技术综合考虑了相机的成像能力和卫星姿态的控制能力，依据在轨成像的真实状态，设计了一种基于柔性环形LED靶标的高分辨率空间相机超高速变行频测试装置。在该测试装置中，转台控制器控制高精度单轴转台按照预设角速度曲线旋转，编码器实时将转台角度信息发送给控制与存储计算机，控制与存储计算机根据实时的物距和速度计算出空间相机的拍照行频，通过数据转换器发送给空间相机，同时控制与存储计算机实时记录空间相机拍摄的图像，通过将存储的图像与实际转速和图像进行对比即可验证空间相机变频、高频成像能力。本专利技术的测试装置结构简单、测试方法简单易行，能够有效地在地面上测试空间相机的超高速实时变化行频性能，从而有效测试空间相机的成像能力。附图说明图1为航天TDICCD相机摆扫成像示意图；图2为本专利技术空间相机超高速变行频测试装置的结构示意图；图3为本专利技术空间相机超高速变行频测试装置的工作流程图；图4为柔性环形LED靶标的示意图。具体实施方式空间相机在摆扫成像过程中因运动速度和成像距离实时变化，要实时调整空间相机的采样频率，为了验证空间相机在摆扫成像过程中的超高速实时变化行频性能，本专利技术提出了一种基于柔性环形LED靶标的空间相机超高速变行频测试装置。下面将结合附图及较佳实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。本专利技术公开了一种空间相机超高速变行频测试装置，如图1所示，该装置包括平台1、数据转换器2、控制与存储计算机3、柔性环形LED靶标4、高精度单轴转台5、编码器和转台控制器6。具体地，空间相机7固定在平台1上，并且空间相机7的靶面与水平面垂直，如图1所示，空间相机的靶面方向与水平面垂直。本专利技术中的空间相机7可以为高帧频线阵TDICCD相机，高帧频线阵TDICCD相机安装有百万级像素光学镜头。控制与存储计算机3通过数据转换器2与空间相机7连接，控制与存储计算机3还分别与柔性环形LED靶标4、编码器和转台控制器6连接，转台控制器6与高精度单轴转台5连接。柔性环形LED靶标4固定在高精度单轴转台5上，编码器设置在高精度单轴转台5内。控制与存储计算机3控制柔性环形LED靶标4显示靶标图像，并将预设角速度曲线对应的控制信息发送至转台控制器6，转台控制器6控制高精度单轴转台5按照预设角速度曲线旋转；控制与存储计算机3接收编码器实时发送的转台角度信息，并根据转台角度信息计算空间相机7的行频控制信息，将行频控制信息通过数据转换器2实时发送至空间相机7；空间相机7根据行频控制信息实时改变拍摄行频并对按照预设角速度曲线旋转的柔性环形LED靶标4进行实时成像，将成像后得到的图像通过数据转换器2发送至控制与存储计算机3，控制与存储计算机3对图像进行存储。控制与存储计算机3控制柔性环形LED靶标4的通电与显示，转台控制器6控制高精度单轴转台5的转动方向与速度，编码器将高精度单轴转台5的转台角度信息实时发送给控制与存储计算机3，控制与存储计算机3根据已知的物距和实时的编码器的转台角度信息，计算出空间相机7的拍照行频，通过数据转换器2实时控制空间相机7的频率，从而使空间相机的行转移速度与像移速度匹配，控制与存储计算机3实时存储空间相机7拍摄的图像，从而仿真空间相机在机动中的成像，并验证实时调整相机频率的能力。下面结合图3对本专利技术测试装置的工作过程进行详细说明。S1控制与存储计算机3控制柔性环形LED靶标4显示靶标图像，该靶标图像由控制与存储计算机3制作并通过网口控制柔性环形LED靶标4进行显示。作为一种具体的实施方式，本专利技术中柔性环形LED靶标4包括带有法兰盘的空心圆筒4-1和覆盖在空心圆筒4-1外表面上的柔性LED显示屏4-2，法兰盘与高精度单轴转台5固定连接。如图4所示，柔性LED显示屏4-2固定在空心圆筒4-1的外表面上，空心圆筒4-1的高度为0.8m，直径为0.7m，空心圆筒4-1的底面连接有宽度为5cm的法兰盘，并带有过孔，法兰盘通过螺栓和过孔可以与高精度单轴转台5固定。控制及存储计算机3中制作靶标图像，通过网口控制柔性环形LED靶标4显示靶标图像，并可控制其通断电。假设空间相机7的像元尺寸为7μm，空间相机的光学镜头焦距为4mm，根据相机光学系统与柔性环形LED靶标4之间的物距对应关系，如果物距为2.28m，则空间相机7的一个像元对应的柔性环形LED靶标4的像元尺寸为4mm，如图4所示。S2控制与存储计算机3将预设角速度曲线对应的控制信息发送至转台控制器。本专利技术中预设角速度曲线是指高精度单轴转台5的角速度随时间变化的曲线，预设角速度曲线可以由控制与存储计算机3根据卫星轨道高度和卫星的摆扫速度确定，控制与存储计算机3将预设角速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间相机超高速变行频测试装置，其特征在于，包括平台(1)、数据转换器(2)、控制与存储计算机(3)、柔性环形LED靶标(4)、高精度单轴转台(5)、编码器和转台控制器(6)；空间相机(7)固定在所述平台(1)上，且所述空间相机(7)的靶面与水平面垂直；所述控制与存储计算机(3)通过所述数据转换器(2)与所述空间相机(7)连接，所述控制与存储计算机(3)还分别与所述柔性环形LED靶标(4)、所述编码器和所述转台控制器(6)连接，所述转台控制器(6)与所述高精度单轴转台(5)连接；所述柔性环形LED靶标(4)固定在所述高精度单轴转台(5)上，所述编码器设置在所述高精度单轴转台(5)内；所述控制与存储计算机(3)控制所述柔性环形LED靶标(4)显示靶标图像，并将预设角速度曲线对应的控制信息发送至所述转台控制器(6)，所述转台控制器(6)控制所述高精度单轴转台(5)按照所述预设角速度曲线旋转；所述控制与存储计算机(3)接收所述编码器实时发送的转台角度信息，并根据所述转台角度信息计算所述空间相机(7)的行频控制信息，将所述行频控制信息通过所述数据转换器(2)实时发送至所述空间相机(7)；所述空间相机(7)根据所述行频控制信息实时改变拍摄行频并对按照所述预设角速度曲线旋转的所述柔性环形LED靶标(4)进行实时成像，将成像后得到的图像通过所述数据转换器(2)发送至所述控制与存储计算机(3)，所述控制与存储计算机(3)对所述图像进行存储。...

【技术特征摘要】
1.一种空间相机超高速变行频测试装置，其特征在于，包括平台(1)、数据转换器(2)、控制与存储计算机(3)、柔性环形LED靶标(4)、高精度单轴转台(5)、编码器和转台控制器(6)；空间相机(7)固定在所述平台(1)上，且所述空间相机(7)的靶面与水平面垂直；所述控制与存储计算机(3)通过所述数据转换器(2)与所述空间相机(7)连接，所述控制与存储计算机(3)还分别与所述柔性环形LED靶标(4)、所述编码器和所述转台控制器(6)连接，所述转台控制器(6)与所述高精度单轴转台(5)连接；所述柔性环形LED靶标(4)固定在所述高精度单轴转台(5)上，所述编码器设置在所述高精度单轴转台(5)内；所述控制与存储计算机(3)控制所述柔性环形LED靶标(4)显示靶标图像，并将预设角速度曲线对应的控制信息发送至所述转台控制器(6)，所述转台控制器(6)控制所述高精度单轴转台(5)按照所述预设角速度曲线旋转；所述控制与存储计算机(3)接收所述编码器实时发送的转台角度信息，并根据所述转台角度信息计算所述空间相机(7)的行频控制信息，将所述行频控制信息通过所述数据转换器(2)实时发送至所述空间相机(7)；所述空间相机(7)根据所述行频控制信息实时改变拍摄行频并对按照所述预设角速度曲线旋转的所述柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旻，杨秀彬，徐伟，王绍举，范国伟，常琳，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22