一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法及装置，以解决现有技术难以消除卫星姿态变化或星上部件运动等因素引起的扰动信息，导致稳像系统的指向精度和跟踪平稳性较差的问题。本发明专利技术以在转台上增设光纤陀螺的方法，可以通过光纤陀螺采集到的卫星平台上的扰动信息，再对扰动信息进行高低频信号分离，然后分别由控制转台和摆镜进行补偿，以抑制卫星姿态变化、星上运动部件等因素引起的扰动，提高了整个装置的指向精度以及跟踪平稳性，进而提高了相机获取图片的清晰度。本发明专利技术提供的跟瞄稳像装置及方法可推广应用于深空探测、空间精密测量测等领域，具有应用范围广、普适性强等特点，该技术在空间领域具有重要的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法及装置


[0001]本专利技术涉及跟瞄稳像装置及方法，具体涉及一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法及装置。

技术介绍

[0002]利用天基二维转台搭载空间光学相机对目标动态跟瞄成像是空间科学领域的一种重要技术，其中，天基二维转台安装在卫星平台上，基于卫星平台的天基二维转台在对目标跟瞄指向的过程中，常有卫星姿态变化或星上部件运动等因素引起的扰动信息，这些扰动信息是影响稳像系统指向精度和跟踪平稳性的重要因素。然而，目前的技术尚难消除这些扰动信息，导致稳像系统的指向精度和跟踪平稳性较差，进而使得获取的目标图片清晰度较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法及装置，以解决现有技术难以消除卫星姿态变化或星上部件运动等因素引起的扰动信息，导致稳像系统的指向精度和跟踪平稳性较差，进而使得获取的目标图片清晰度较低的技术问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005]步骤1、在卫星平台上设置星敏感器，将用于获取目标图像的相机安装在摆镜作用端，将摆镜安装在转台的旋转端，将转台固定安装在卫星平台上，并在转台的基座上安装光纤陀螺；将星敏感器、摆镜、转台以及相机分别与控制单元连接；
[0006]步骤2、利用所述星敏感器实时测量卫星平台的第一姿态信息并发送至控制单元；利用所述光纤陀螺实时测量卫星平台的第二姿态信息以及卫星平台上的扰动信息并发送至控制单元；
[0007]步骤3、控制单元对所述扰动信息进行高低频信号分离，得到高频信息和低频信息，并将高频信息发送至摆镜控制器，同时根据第一姿态信息对所述低频信息进行修正，得到三轴姿态信息，再将所述三轴姿态信息解算成所述转台的两轴指向角度信息后发送至转台控制器；高低频信号分离可以有效分解光纤陀螺测量到的扰动信息，其中转台跟踪范围大，但惯量大速度慢，适用于补偿低频扰动信息；摆镜跟踪范围小，但惯量小速度快，适用于补偿高频扰动信息。
[0008]步骤4、所述转台控制器根据接收到的所述两轴指向角度信息控制转台转动进行反向补偿，从而稳定摆镜；同时，所述摆镜控制器根据接收到的高频信息控制摆镜摆动进行反向补偿，从而稳定相机。
[0009]进一步地，步骤3中具体是通过小波变换分析法对所述扰动信息进行高低频信号分离，得到高频信息和低频信息。克服短时傅里叶变换窗口大小不随频率变化等缺点，又继承了其变换局部化的思想，可以将扰动信息有效分解为高、低频信息。
[0010]进一步地，步骤3中具体是根据第一姿态信息并采用扩展卡尔曼滤波算法对所述低频信息进行修正，得到三轴姿态信息。
[0011]进一步地，所述转台为二维转台。
[0012]进一步地，所述光纤陀螺为三轴光纤陀螺。三轴光纤陀螺可以同时测量转台方位、俯仰、横滚三个轴向的角速度信息，而且三轴光纤陀螺体积小、重量轻、可靠性好。
[0013]进一步地，所述相机为精跟相机。
[0014]本专利技术还提供了一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像装置，其特殊之处在于：包括星敏感器、转台、光纤陀螺、摆镜、相机以及控制单元；
[0015]所述相机安装在摆镜的作用端，用于获取目标图像；
[0016]所述摆镜安装在转台的旋转端，用于调整相机的姿态；所述摆镜内置摆镜控制器；
[0017]所述转台固连于卫星平台之上，用于带动摆镜旋转；所述转台内置转台控制器；
[0018]所述光纤陀螺安装在转台的基座上，用于测量卫星平台的第二姿态信息以及卫星平台上的扰动信息；
[0019]所述星敏感器用于安装在卫星平台上实时测量卫星平台的第一姿态信息；
[0020]所述控制单元分别与星敏感器、转台控制器、摆镜控制器以及相机连接。
[0021]进一步地，所述光纤陀螺为三轴光纤陀螺。
[0022]进一步地，所述转台为二维转台。
[0023]进一步地，所述相机为精跟相机。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术以在转台上增设光纤陀螺的方法，可以通过光纤陀螺采集到的卫星平台上的扰动信息，再对扰动信息进行高低频信号分离，然后分别由控制转台和摆镜进行补偿，以抑制卫星姿态变化、星上运动部件等因素引起的扰动，提高了整个装置的指向精度以及跟踪平稳性，进而提高了相机获取图片的清晰度。本专利技术提供的跟瞄稳像装置及方法可推广应用于深空探测、空间精密测量、天文观测、空间遥感、空间碎片观测等领域，是空间科学探索领域一项共性关键平台性技术，具有应用范围广、普适性强等特点，该技术在空间领域具有重要的应用前景。
附图说明
[0026]图1是本专利技术一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像装置实施例的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例中抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法原理图；
[0028]图3是本专利技术实施例中采用扩展卡尔曼滤波的进行姿态修正的算法流程图。
[0029]附图标号：
[0030]1‑
卫星平台，2
‑
星敏感器，3
‑
转台，4
‑
光纤陀螺，5
‑
摆镜，6
‑
相机。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法，结合图1和图2所示，包括以下步骤：
[0033]步骤1、在卫星平台1上设置星敏感器2，将用于获取目标图像的相机6安装在摆镜5作用端，将摆镜5安装在转台3的旋转端，将转台3固定安装在卫星平台1上，并在转台3的基座上安装光纤陀螺4；将星敏感器2、摆镜5、转台3以及相机6分别与控制单元连接；其中转台3为二维转台，其内置转台控制器，由转台控制器进行对二维转台发送相关控制指令，摆镜5安装在二维转台跟踪架中；摆镜5内置摆镜控制器，由摆镜控制器向摆镜5发送相关控制指令；光纤陀螺4为三轴光纤陀螺；相机6为精跟相机。
[0034]步骤2、利用星敏感器2实时测量卫星平台1的第一姿态信息并发送至控制单元；利用光纤陀螺4实时测量卫星平台1的第二姿态信息以及卫星平台1上的扰动信息并发送至控制单元。
[0035]步骤3、控制单元通过小波变换分析法对扰动信息进行高低频信号分离，得到高频信息和低频信息，并将高频信息发送至摆镜5内置的摆镜控制器，同时根据第一姿态信息并采用扩展卡尔曼滤波算法对低频信息进行修正，得到三轴姿态信息，再将三轴姿态信息解算成转台3的两轴指向角度信息后发送至转台3内置的转台控制器。
[0036]步骤4、转台控制器根据接收到的两轴指向角度信息控制转台3转动，对摆镜5进行反向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在卫星平台(1)上设置星敏感器(2)，将用于获取目标图像的相机(6)安装在摆镜(5)作用端，将摆镜(5)安装在转台(3)的旋转端，将转台(3)固定安装在卫星平台(1)上，并在转台(3)的基座上安装光纤陀螺(4)；将星敏感器(2)、摆镜(5)、转台(3)以及相机(6)分别与控制单元连接；步骤2、利用所述星敏感器(2)实时测量卫星平台(1)的第一姿态信息并发送至控制单元；利用所述光纤陀螺(4)实时测量卫星平台(1)的第二姿态信息以及卫星平台(1)上的扰动信息并发送至控制单元；步骤3、控制单元对所述扰动信息进行高低频信号分离，得到高频信息和低频信息，并将高频信息发送至摆镜控制器，同时根据第一姿态信息对所述低频信息进行修正，得到三轴姿态信息，再将所述三轴姿态信息解算成所述转台(3)的两轴指向角度信息后发送至转台控制器；步骤4、所述转台控制器根据接收到的所述两轴指向角度信息控制转台(3)转动进行反向补偿，从而稳定摆镜(5)；同时，所述摆镜控制器根据接收到的高频信息控制摆镜(5)摆动进行反向补偿，从而稳定相机(6)。2.根据权利要求1所述的抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法，其特征在于：步骤3中具体是通过小波变换分析法对所述扰动信息进行高低频信号分离，得到高频信息和低频信息。3.根据权利要求2所述的抗动平台扰动的精密跟瞄稳像方法，其特征在于：步骤3中具体是根据第一姿态信息并采用扩展卡尔曼滤波算法对所述低频信息进行修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：程志远，纪洲，郝伟，李治国，高彦生，苏华，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：