The invention relates to a method for simulating the precise image stabilization system of an optical remote sensing camera, which relates to the field of the integrated simulation of the optical remote sensing camera, and solves the problems of the prior art that the error is large and the simulation precision is difficult to be simulated. The present invention is: the establishment of optical remote sensing camera optical model, calculate the optical mirror and the imaging focal plane of the rigid body displacement sensitivity matrix like sloshing displacement; the establishment of integrated opto mechanical finite element model, the calculation of optical remote sensing camera in staring imaging time point sloshing displacement; establish image sloshing displacement to fast swing mirror and elimination algorithm like compensation angle rotation mechanism; establish the mechanical dynamics model, calculating fast swing mirror and eliminating image rotation mechanism of the transfer function, a fast swing mirror and eliminating image rotation control mechanism model; dynamic model of light and fast swing mirror and fire control model of image rotation mechanism integrated with simulation the optical remote sensing camera precision stabilization process. The invention integrates three disciplines of light, machine and control on the same platform.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学遥感相机集成仿真
,具体涉及一种光学遥感相机精密稳像系统的仿真方法。
技术介绍
光学遥感相机广泛应用于资源探测、国土勘察、天文观测等领域,在经济社会发展和科学研究中发挥了重要的作用。精密稳像是实现光学遥感相机清晰稳定成像的关键途径与技术保证之一。光学载荷受到卫星平台姿态运动和太阳帆板等扰动源影响时视轴晃动严重,特别是在CMG、制冷机等高速运转过程中,由于抖动导致相机成像极易模糊,需要采用精密稳像技术才能消除扰动源对成像质量的影响。国际上光学遥感相机通常采用两级稳像方式,指向跟踪由卫星平台自身的姿态控制系统保证,属于粗级稳像;在粗级稳像的基础上,光学遥感相机1自身快摆镜2和消像旋机构3快速摆动以消除粗级稳像的残差,此过程属于精密稳像,如图1所示。如果相机稳像精度要求较高,通常还会采用振动抑制来隔离振动干扰源的高频影响。但是,这种精密稳像仿真过程中,通常采用单学科、理想化模型来实现,其存在误差大、无法模拟实际精密稳像过程的难题。
技术实现思路
为了解决现有精密稳像仿真过程中采用单学科、理想化模型带来的误差较大、难以模拟实际精密稳像过程的问题,本专利技术提供一种光学遥感相机精密稳像系统的仿真方法。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下:本专利技术的一种光学遥感相机精密稳像系统的仿真方法,包括以下步骤:步骤一、建立光学遥感相机光学模型,分别计算得到各光学反射镜和成像焦面刚体位移对像点晃动位移的灵敏度矩阵;步骤二、建立光学遥感相机及卫星平台的光机集成有限元模型,计算得到光学遥感相机在凝视成像时间段内姿态运动和扰动导致的像点晃动位移;步骤三 ...
【技术保护点】
一种光学遥感相机精密稳像系统的仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、建立光学遥感相机光学模型,分别计算得到各光学反射镜和成像焦面刚体位移对像点晃动位移的灵敏度矩阵;步骤二、建立光学遥感相机及卫星平台的光机集成有限元模型,计算得到光学遥感相机在凝视成像时间段内姿态运动和扰动导致的像点晃动位移;步骤三、建立像点晃动位移到快摆镜和消像旋机构补偿角度的解算算法;步骤四、建立光学遥感相机及卫星平台的光机动力学模型,分别计算快摆镜和消像旋机构传递函数,根据传递函数频响曲线分别建立快摆镜和消像旋机构控制模型;步骤五、将光学遥感相机及卫星平台的光机动力学模型与快摆镜和消像旋机构的控制模型集成在一起,进行精密稳像仿真。
【技术特征摘要】
1.一种光学遥感相机精密稳像系统的仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、建立光学遥感相机光学模型,分别计算得到各光学反射镜和成像焦面刚体位移对像点晃动位移的灵敏度矩阵;步骤二、建立光学遥感相机及卫星平台的光机集成有限元模型,计算得到光学遥感相机在凝视成像时间段内姿态运动和扰动导致的像点晃动位移;步骤三、建立像点晃动位移到快摆镜和消像旋机构补偿角度的解算算法;步骤四、建立光学遥感相机及卫星平台的光机动力学模型,分别计算快摆镜和消像旋机构传递函数,根据传递函数频响曲线分别建立快摆镜和消像旋机构控制模型;步骤五、将光学遥感相机及卫星平台的光机动力学模型与快摆镜和消像旋机构的控制模型集成在一起,进行精密稳像仿真。2.根据权利要求1所述的一种光学遥感相机精密稳像系统的仿真方法,其特征在于,步骤一中,首先建立各光学反射镜镜面到成像焦面的光学全模型;然后在成像焦面上选择边缘视场两个导星所在位置为参考的像点a和像点b,在光学软件CodeV或Zemax中通过移动、旋转各光学反射镜以及成像焦面单位位移,分别读取像点a和像点b的晃动位移得到其对应的灵敏度矩阵。3.根据权利要求1所述的一种光学遥感相机精密稳像系统的仿真方法,其特征在于,步骤二中,分别采用MSC.Patran和MSC/NASTRAN建立和求解光学遥感相机及卫星平台的光机集成有限元模型。4.根据权利要求1或2所述的一种光学遥感相机精密稳像系统的仿真方法,其特征在于,步骤二中,在光学遥感相机及卫星平台的光机集成有限元模型中,加入扰动源激励,通过MPC将像点a和像点b的灵敏度矩阵分别与各光学反射镜和成像焦面刚体位移相乘,分别计算得到像点a和像点b在扰动源激励作用下的晃动位移变化,即像点a的晃动位移...
【专利技术属性】
技术研发人员:李晓波,肖辉,张远清,刘南南,马宏财,
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
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