空间相机偏流角的周期性连续调整系统技术方案

本发明专利技术的空间相机偏流角的周期性连续调整系统，涉及航天相机偏流角控制领域，包括偏流控制器、偏流电机控制单元、偏流编码器、偏流编码器通讯单元和偏流机构，偏流控制器接收参数并处理传给偏流电机控制单元；偏流电机控制单元接收电信号后带动偏流机构转动；偏流编码器测量偏流机构的偏流角位置；偏流控制器通过偏流编码器通讯单元向偏流编码器发送反馈偏流角位置命令；偏流编码器接收到反馈命令后，将测量到的偏流角位置编译成电信号通过偏流编码器通讯单元传递给偏流控制器。本发明专利技术使相机摄像开始时偏流角接近零，横向像移分量最低，延长相机一次性有效连续摄像时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空航天相机偏流角控制领域，特别是一种空间相机偏流角的周期性 连续调整系统。
技术介绍
除地球同步卫星外，其它卫星与地面都有相对移动，装载于此类卫星上的空间相 机在轨进行摄像时，地面目标的相对移动在相机像面上产生像的移动，称之为像移。一般情 况下，像移会在两个正交方向上产生分量，一个是飞行器飞行方向产生的前向像移分量，另 一个是在飞行器飞行的垂直方向产生的横向像移分量，即由偏流角产生的像移分量。进行 像移补偿时，首先通过调整偏流角消除横向像移分量，然后再通过补偿前向像移达到清晰 成像的目的。考虑偏流机构颤振和TDICXD焦面移动对图像质量的影响，对于高分辨率TDICXD 空间相机在摄像阶段不调整偏流角。目前空间相机大多采用准备阶段进行一次调整，调整 结束后不再调整，这种调整方法可能使相机摄像开始时，偏流角仍较大，影响图像质量。首 先，偏流角调整结束后，相机由于调焦、主动热控、成像系统上电和设置等操作使准备阶段 没有结束，需等待数秒或更长时间；其次，空间相机在轨期间，由于飞行器姿态变化和地球 自转等因素，偏流角可能逐渐变大，使图像质量符合要求的有效摄像时间缩短；另外，对于 偏流要求高而飞行器姿态又不是很好的系统，相机开始摄像时可能根本就不具备正常拍摄 条件。基于以上分析，应对偏流角进行周期性连续调整，使相机摄像开始时，横向像移分量 达到最小，保证相机图像质量。因此，研制一种能对空间相机的偏流角周期性连续调整的系 统势在必行。
技术实现思路
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本专利技术的目的就在于提供一种空间相机 偏流角的周期性连续调整系统，可以根据固定周期采集的反应飞行器姿态的平台参数，周 期性计算偏流角，保证相机摄像开始时，偏流角接近零，横向像移分量达到最小，可以有效 解决相机调整结束后偏流角仍然较大、横向像移分量对图像质量的影响较大的问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是，空间相机偏流角的周期性连续调整系 统包括偏流控制单元、偏流机构、偏流反馈单元，所说的偏流控制单元包括偏流控制器、偏 流电机控制单元，偏流控制器与偏流电机控制单元相连，偏流控制器将接收的来自于有效 载荷数据处理单元的偏流命令和控制参数处理后转换成电信号传给偏流电机控制单元；偏 流电机控制单元与偏流机构相连，偏流电机控制单元接收到经处理后的电信号后带动偏流 机构转动，调整偏流角；所说的偏流反馈单元包括偏流编码器和偏流编码器通讯单元，偏流 机构与偏流编码器相连，偏流编码器测量偏流机构的偏流角位置；偏流控制器通过偏流编 码器通讯单元向偏流编码器发送反馈偏流角位置命令；偏流编码器接收到反馈命令后，将 测量到的偏流角位置编译成电信号通过偏流编码器通讯单元传递给偏流控制器。3本专利技术提供一种空间相机偏流角的周期性连续调整系统，使空间相机在摄像前的 准备阶段，根据固定周期采集的反应飞行器姿态的平台参数，周期计算偏流角，并对其进行 周期性连续闭环调整，保证相机摄像开始时，偏流角接近零，横向像移分量达到最小，保证 相机图像质量，并延长相机一次性有效连续摄像时间。附图说明图1是空间相机偏流角的周期性连续调整系统的结构框图。图2是空间相机偏流角的周期性连续调整系统的偏流电机驱动电路图。图3是空间相机偏流角的周期性连续调整系统的功能原理图。图4是空间相机偏流角的周期性连续调整系统的单次闭环控制流程图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细说明。由图1所示，本专利技术的空间相机偏流角的周期性连续调整系统，包括偏流控制单 元、偏流机构、偏流反馈单元，所说的偏流控制单元包括偏流控制器、偏流电机控制单元，偏 流控制器与偏流电机控制单元相连，偏流控制器将接收的来自于有效载荷数据处理单元的 偏流命令和控制参数处理后转换成电信号传给偏流电机控制单元；偏流电机控制单元与偏 流机构相连，偏流电机控制单元接收到经处理后的电信号后带动偏流机构转动，调整偏流 角；所说的偏流反馈单元包括偏流编码器和偏流编码器通讯单元，偏流机构与偏流编码器 相连，偏流编码器测量偏流机构的偏流角位置；偏流控制器通过偏流编码器通讯单元向偏 流编码器发送反馈偏流角位置命令；偏流编码器接收到反馈命令后，将测量到的偏流角位 置编译成电信号通过偏流编码器通讯单元传递给偏流控制器。由图2所示，所说的偏流电机控制单元包括偏流步进电机和偏流电机驱动电路， 偏流电机驱动电路包括二极管V19、场效应管V23、电阻R15和R19，处理后的控制信号接场 效应管V23的栅极G，场效应管V23的栅极G通过电阻R19接地，源极S接地，漏极D接二极 管V19的P极，步进电机接场效应管V23的漏极D，二极管V19的N极通过电阻R15接处理 后的控制信号，电源接二极管V19的N极，经处理后的控制信号通过偏流电机驱动电路控制 偏流步进电机运行，偏流步进电机再带动偏流机构转动。由图4所示，本专利技术的单次闭环控制流程如下(1)偏流控制器读取偏流角目标值Qi ；(2)偏流控制器读取偏流角当前测量值Q3 ；(3)偏流控制器根据Qi和Q3计算偏流电机运行步数和方向；(4)启动偏流控制器中的一个内部定时器作为偏流电机频率控制定时器，定时一 步运行时间并发送电机控制信号；(5)偏流电机步数减一；(6)若偏流电机步数为零时，检验偏流误差是否满足要求；反之，重复步骤4 ；(7)若偏流误差满足要求时，程序结束；反之，重复步骤2 ；所说的偏流控制器采用DSP芯片SMJ320C30，电源为15V，二极管V19型号为 BZG3D，场效应管V23型号为2N6798JANTXV，电阻R15阻值为5. IK Q，电阻R19的阻值为10KQ，偏流编码器通讯单元与偏流编码器之间用RS422串行通讯电路连接，并采用 DS26C31和DS26C32元件将串行电讯信号进行差分。空间相机偏流角的周期性连续调整系统的工作原理图3中，Qi为偏流角目标值， 即计算得出的偏流机构所应到达的角度位置；Q2为偏流角当前实际值，即偏流角调整后偏 流机构实际的角度位置，Q3Z为偏流角当前测量值，即编码器测量后的偏流机构实际角度位置。由图4所示，偏流角调整工作原理相机在准备阶段对偏流角进行周期性连续调 整，准备阶段相机不摄像。相机控制器根据反应飞行器姿态的平台参数周期计算偏流角目 标值兑；通过RS422串行线路与偏流机构的测角器(16位光电轴角编码器)进行通讯，计算 偏流机构当前位置Q3 ；如果偏流机构需要调整，那么根据Qi和Q3计算偏流步进电机的运行 方向和步数，控制偏流步进电机以固定频率按计算方向运行相应的步数，带动偏流机构转 动，直到偏流角Q13在容许范围内。偏流角目标值仏周期计算，偏流机构连续调整，使偏流角 Q13在相机工作的准备阶段趋于零，保证相机摄像开始时由偏流角产生的横向像移分量达到 最小。本专利技术的空间相机偏流角的周期性连续调整系统具体包括下述步骤(1)系统控制器根据1553B协议与有效载荷数据处理单元进行通讯，获取偏流命 令和平台参数等控制参数，平台参数更新周期为512ms，因此偏流角计算周期为512ms ；(2)采用16位光电轴角编码器做为偏流机构的侧角器，系统与偏流编码器之间采 用RS422串行通讯协议，波特率为62500Bps，应用DS26C31本文档来自技高网...

【技术保护点】
空间相机偏流角的周期性连续调整系统，包括偏流控制单元、偏流机构、偏流反馈单元，其特征在于，所说的偏流控制单元包括偏流控制器、偏流电机控制单元，偏流控制器与偏流电机控制单元相连，偏流控制器将接收的来自于有效载荷数据处理单元的偏流命令和控制参数处理后转换成电信号传给偏流电机控制单元；偏流电机控制单元与偏流机构相连，偏流电机控制单元接收到经处理后的电信号后带动偏流机构转动，调整偏流角；所说的偏流反馈单元包括偏流编码器和偏流编码器通讯单元，偏流机构与偏流编码器相连，偏流编码器测量偏流机构的偏流角位置；偏流控制器通过偏流编码器通讯单元向偏流编码器发送反馈偏流角位置命令；偏流编码器接收到反馈命令后，将测量到的偏流角位置编译成电信号通过偏流编码器通讯单元传递给偏流控制器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，徐抒岩，
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：82[中国|长春]