【技术实现步骤摘要】
静止轨道微波探测卫星图像定位与配准全物理仿真试验方法和系统
本专利技术涉及空间飞行器总体
，具体地，涉及一种静止轨道微波探测卫星图像定位与配准全物理仿真试验方法和系统。
技术介绍
图像定位配准是影响气象卫星遥感图像产品质量的关键指标，直接反映了遥感图像信息与目标之间的空间对应关系。对气象卫星业务图像产品定位的定量应用有着重要作用，如对区域复杂天气情况的精确定位，准确跟踪恶劣天气以及生成云图动画等。微波遥感卫星对图像定位与配准精度提出了较高的要求，但与光学遥感卫星不同的是，微波天线的波束指向建模复杂，波束指向偏差补偿技术难度大。为了验证微波载荷的图像定位与配准技术，需在地面进行全物理仿真试验，对微波图像导航与配准技术方案进行验证。专利文献CN108873920A(申请号：CN201810617228.3)中公开了一种充液航天器姿态动力学全物理仿真试验系统及方法，该系统包括一套液体晃动力矩模拟系统，介绍了基于三轴气浮台的全物理仿真方法，但仅对卫星的动力学特性进行了验证，未考虑载荷的图像定位与配准性能...
【技术保护点】
1.一种静止轨道微波探测卫星图像定位与配准全物理仿真试验方法，其特征在于，包括：/n步骤1：基于视线测量系统进行微波载荷视线指向模拟；/n步骤2：采用高精度大范围动态光轴测量的方式，进行微波载荷视线测量；/n步骤3：通过二维扫描镜的转动进行补偿，消除平移运动引起的视线测量误差；/n步骤4：对微波载荷与卫星平台进行协同扫描成像；/n步骤5：进行微波载荷视线定位配准。/n
【技术特征摘要】
1.一种静止轨道微波探测卫星图像定位与配准全物理仿真试验方法，其特征在于，包括：
步骤1：基于视线测量系统进行微波载荷视线指向模拟；
步骤2：采用高精度大范围动态光轴测量的方式，进行微波载荷视线测量；
步骤3：通过二维扫描镜的转动进行补偿，消除平移运动引起的视线测量误差；
步骤4：对微波载荷与卫星平台进行协同扫描成像；
步骤5：进行微波载荷视线定位配准。
2.根据权利要求1所述的静止轨道微波探测卫星图像定位与配准全物理仿真试验方法，其特征在于，所述步骤1包括：
微波载荷视线指向的模拟通过二维扫描运动机构实现，二维扫描运动机构包括扫描镜1、扫描镜2和转轴；
根据二维扫描运动机构的平面反射原理，得出微波载荷的视线指向表达式为：
上式中，为微波载荷的视线指向矢量；β为扫描镜1的转动角度；α为扫描镜2的转动角度，对上式进行化简，得出：
式中，为矢量的第一个分量；为矢量的第二个分量；为矢量的第三个分量；
通过改变扫描镜1和扫描镜2的转动角度，获取期望的微波载荷视线指向。
3.根据权利要求1所述的静止轨道微波探测卫星图像定位与配准全物理仿真试验方法，其特征在于，所述步骤2包括：
高精度大范围动态光轴测量原理是通过空间布局，使光轴指向特定屏幕形成光斑，采用将角位移转换为空间线位移测量的思想进行测量；
大范围动态光轴测量系统包括激光器、测量屏幕和高速摄像机；
所述激光器用于模拟微波载荷的视线；
所述测量屏幕用于截取激光器的光斑；
所述高速摄像机的作用是高频次的记录光斑在测量屏幕上的变化情况；
通过图像处理获取不同曝光时刻光斑的运动位移，通过空间参数转换得到高精度的角位移测量信息。
4.根据权利要求1所述的静止轨道微波探测卫星图像定位与配准全物理仿真试验方法，其特征在于，所述步骤3包括：
调节激光器相对扫描镜2的位置关系，确保激光器经过扫描镜1的反射后，打到扫描镜2的中心转轴位置；
扫描镜1的转动引起激光出射点在X轴方向的平移，通过算法进行补偿，设激光出射点在X轴方向的运动位移为Δx，则：
Δx＝2r·β
其中，r为扫描镜1中心到扫描镜2中心的直线距离；β为扫描镜1的转动角度；根据计算模型获取微波载荷视线的出射点移动位置，完成对二维扫描镜转动的补偿。
5.根据权利要求1所述的静止轨道微波探测卫星图像定位与配准全物理仿真试验方法，其特征在于，所述步骤4包括：
将力矩陀螺、二维扫描镜转动机构安装在三轴气浮台上，力矩陀螺采用金字塔构型，通过整体的角动量规划产生控制力矩，对三轴气浮台进行高精度扫描控制和快速机动控制，模拟卫星平台的运动；
通过二维扫描镜转动机构实现圆锥扫描，出射光矢量表达式为：
其中，β为扫描镜1的转动角度；α为扫描镜2的转动角度；θ为目标圆锥曲线半锥角；ω为圆锥扫描角速度；t为时间；
由上式得到二维扫描镜转角和时间关系公式如下：
α＝-0.5arctan(tanθsinωt)
β＝0.5arcsin(sinθcosωt)
将上述二者运动叠加...
【专利技术属性】
技术研发人员：董瑶海，江世臣，王田野，吕旺，王皓，刘华清，信思博，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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