【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星放置，特别涉及一种针对敏捷型卫星的动态场景光学模拟系统及方法，用于仿真卫星在轨不同任务下相机拍摄的场景图像，验证敏捷型卫星成像质量是否满足系统指标要求。
技术介绍
1、随着卫星数字化验证需求的增长，能够全面、真实的仿真卫星功能、工作模式、主要的性能指标、具备全数字联合仿真和可视化显示的能力成为敏捷型卫星研制过程的关键活动之一。迫切需要针对演示验证试验的典型场景，开展试验任务中的卫星系统成像功能仿真，实现敏捷型卫星系统不同工作模式的光学图像数据仿真。但是由于普通的模拟方法只使用一些计算或其他实验中的得到的数据来模拟，其数据的精确度与可信度降低，得到的数据不可靠，无法匹配敏捷型卫星高精度的仿真需求。
技术实现思路
1、本公开提供一种敏捷型卫星的动态场景光学模拟系统，建设完成高精度半物理卫星成像任务仿真系统，模拟输出不同任务场景下的卫星图像数据，仿真卫星在轨成像任务。
2、本公开提供的动态场景光学模拟系统，主要包括：激光投影阵列，投影球幕，转台，以及转台控制装置，其中：
3、激光投影阵列，用于将模拟地物场景信息投影到投影球幕上；
4、转台控制装置，用于根据敏捷卫星控制动力学仿真输出的卫星姿态信息，控制转动转台方位角和俯仰角，动态模拟卫星在轨拍摄姿态；
5、转台上搭载有模拟载荷相机，用于拍摄投影球幕上的地物信息，完成模拟卫星拍摄的整个过程。
6、进一步的，所述转台位于投影球幕的球心位置；
7、投影阵列
8、投影球幕相对于球心位置的载荷相机的视场范围为水平方向p≤180°、竖直方向q≤90°；
9、系统采用缩比映射方式。
10、进一步的，所述投影阵列采用(m，n)m≤20，n≤20的二维平面阵列，阵列中的各投影装置采用吊笼的方式打孔悬挂。
11、进一步的，所述投影球幕采用竖直向上摆放方式，其底部安装有脚轮，便于其位置移动，球幕水平方向长度为l≤10000mm，高度为h≤8000mm。
12、进一步的，所述模拟载荷相机的视场远大于卫星实际载荷相机视场。
13、一种应用以上系统的仿真动态场景光学图像生成方法，包括以下步骤：
14、s1，以模拟相机主光轴为中心，在模拟相机得到的图像中截取与卫星实际相机对应的图像区域；
15、s2，进行图像尺度变换，以修正模拟相机分辨率与实际相机分辨率的不同；
16、s3，利用视景生成与理想观测区域提取，获得模拟相机主光轴相对理想方向的偏差，进而闭环矫正系统仿真误差，经过迭代修正，最终获得高精度的仿真动态场景光学图像。
17、进一步的，所述步骤s1的具体方法包括：
18、确定模拟相机视场中与卫星实际相机可拍摄区域的对应部分，其计算方法如下：
19、
20、xmax、ymax为真实摄像机在模拟场景中可能观测到的最大区域参数，确定了视场范围；z为对坐标进行标准的z变换，z变换对于模拟摄像机，也应拍摄到相同的区域；公式中利用了xmax、ymax和模拟摄像机内参fsx、fsy、us0、vs0，us0，其中(fsx，fsy)是像素点s的焦距，焦距(us0，vs0)是像素点s摄像机光轴与图像平面交点，即图像中心点的坐标；计算屏幕应视边界坐标在模拟摄像机视场中的像素坐标，因此在模拟摄像机中，模拟仿真的映射关系为
21、xs∈[2us0-usmax,usmax]
22、ys∈[2vs0-vsmax,vsmax]
23、xs、ys是像素点s的观测区域usmax，vmsax是像素点s摄像机光轴与图像平面交点的最大夹角坐标；
24、即在假设模拟相机主光轴指向参数没有误差的情况下，利用映射关系能够完全模拟卫星在轨动态拍摄的整个过程，从而仿真获取与卫星实际在轨飞行工况拍摄相同的卫星图像数据。
25、与现有技术相比，本公开的有益效果是：(1)能够仿真卫星在轨不同任务下载荷相机拍摄的场景图像；(2)通过误差的校正，能够获得高精度的仿真动态场景光学图像，匹配敏捷型卫星高精度的仿真需求；(3)系统组成简单，成本低。
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1.一种针对敏捷型卫星的动态场景光学模拟系统，其特征在于，包括：激光投影阵列，投影球幕，转台，以及转台控制装置，其中：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述投影阵列采用(m，n)m≤20，n≤20的二维平面阵列，阵列中的各投影装置采用吊笼的方式打孔悬挂。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述投影球幕采用竖直向上摆放方式，其底部安装有脚轮，便于其位置移动，球幕水平方向长度为L≤10000mm，高度为H≤8000mm。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述模拟载荷相机的视场远大于卫星实际载荷相机视场。
6.一种应用权利要求1-5中任一所述系统的针对敏捷型卫星的动态场景光学模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法包括：
【技术特征摘要】
1.一种针对敏捷型卫星的动态场景光学模拟系统，其特征在于，包括：激光投影阵列，投影球幕，转台，以及转台控制装置，其中：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述投影阵列采用(m，n)m≤20，n≤20的二维平面阵列，阵列中的各投影装置采用吊笼的方式打孔悬挂。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述投影球幕采用竖直向上...
【专利技术属性】
技术研发人员：尤佳，凌琼，于忠江，张巍，王跃，董天舒，张田青，王阔，卢成志，胡琳，郝志雅，东卫平，周希睿，丁意桐，何林潞，沈洋，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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