一种用于遥感卫星中稳像相机设计和实现

遥感相机凝视的积分时间较长,为了在较长的积分时间内能够稳定成像,需要设计稳像控制系统,消除成像积分时间内由于卫星的残余抖动引起的图像模糊.稳像相机是稳像控制系统中的核心设备,任何光学稳像系统都需要根据稳像相机的图像数据完成运算.在遥感卫星中稳像相机和遥感相机使用同一光路,因此稳像相机可使用的有效面积较小.为了获得较高的稳像控制带宽,要求稳像相机必须具备千赫兹量级的成像帧频,这就要求相机具备高灵敏度、低噪声的特点,并可以在极短曝光条件下获取图像信息;同时相机需要具备大面阵成像能力,以期拍摄获得足够大的地物场景,为寻找细节丰富的区域开展帧间关联提供可能.将稳像相机电子学设计成焦平面电路、信号处理电路和接口板三种电路,并使用柔版代替板间连接器将三种电路连接,极大的减小了稳像相机的体积和质量.实际测试得稳像相机最大外包落为114 mm×58 mm×69 mm、质量697 g、功耗小于6 W;该稳像相机具有1280×1024@50 fps全画幅搜索模式和32×32@2000 fps闭环控制模式.试验结果表明,稳像相机在全画幅模式下成像清晰;遥感相机在闭环控制模式下的成像分辨率得到大幅度提升,达到设计指标.     

基于集成建模的空间光学望远镜稳像验证方法

针对空间望远镜稳像方案验证问题,研究了一种结构、光学、扰动、姿态控制、稳像控制一体化集成建模方法。将干扰源模型、整星结构模型、姿态控制模型、稳像控制模型和光学系统模型按照实际的物理联系连接为一个整体,得到扰动和噪声到光轴抖动的传递特性和光轴抖动响应。以某光学望远镜为例,比较了各种稳像方案下扰振到光轴抖动的传递特性,定量分析了各影响因素对光轴抖动的影响。分析结果表明,提出的方法能够得到全频带的光轴抖动响应,可以系统地验证空间光学望远镜的稳像方案。     

基于图像的高精度实时光学稳像控制系统

针对空间CCD相机由于平台振动造成的成像模糊问题,研制了一套光学稳像控制系统。利用高速CCD帧频高特点,结合基于图像的像移测量原理,设计了像移补偿闭环控制算法,实现了光轴的稳定控制,从而实现了相机稳定成像,提高图像清晰度。实验结果表明稳像控制系统动静态性能稳定,在一定带宽范围内有效减小甚至消除了平台振动对相机成像品质的影响。     

光学稳像系统颤振抑制性能的分析与设计

光学稳定成像方法是一种用于隔离视轴颤振对成像质量影响的综合处理技术,它结合传统光学与反馈控制理论,通过闭环控制系统驱动在光成像通路内的动态校正机构补偿探测视轴与成像焦面间的相对运动,进而有效提升成像质量。文章首先建立了光学稳像系统的回路模型,并在此基础上,根据控制系统稳定性判据导出了颤振抑制函数的设计约束,分析了像移测量延时特性、测量精度特性及校正机构动态性能对颤振抑制带宽的影响。文章进一步给出了一种光学稳像系统颤振抑制带宽的设计方法,该方法针对视轴颤振的功率谱密度、像移探测性能和光机校正机构的动态性能完成了颤振抑制带宽的优化,从而可最小化颤振补偿残差。最后通过试验验证了文中分析结论和设计方法的有效性。     

一种基于Star算法的多路视频稳像方法研究

目前,基于特征点匹配的稳像算法中存在特征点提取速度慢、误匹配率高,以及多目相机的多路视频稳像太过耗时、实时性不好的问题,提出了一种基于Star特征点提取算法的多路视频快速稳像方法。首先采用Star算法提取视频当前帧特征点,然后采用光流法结合当前帧特征点信息跟踪预测下一帧对应的特征点,以加快特征点提取速度,同时减少所提取的特征点错误匹配率。通过对匹配的特征点求取相应的仿射变换矩阵获取帧间运动矢量,进而采用卡尔曼滤波器对帧间运动矢量进行滤波处理,以滤除其中的相机随机抖动矢量并保留相机的主观运动矢量。最后依据滤波后的运动矢量进行图像补偿得到稳定的图像序列。针对复眼导引头存在的多路视频抖动情况,基于OpenMP并行开发库,利用多核处理器的优势,实现了多路抖动视频的并行实时稳像。所设计的数字稳像算法在PC平台下对4路抖动视频（OTB100的BlurCar系列视频,分辨率为640×480,帧率为30 FPS）并行稳像的结果参数为：峰值信噪比（Peak Signal-to-Noise Ratio,PPSNR）平均提升了4.62 dB,单帧耗时平均为14.51 ms。经仿真实验证实,算法的计算效率和特...     

大载荷主动隔振平台技术综述及其

文章从智能材料的特性、作动器的设计及配置方案,控制建模、控制算法、控制器设计等控制技术,隔振方法、承力方案、连接结构等结构设计技术等几方面对大载荷主动隔振平台技术进行了综述,对国内外近几年在大载荷隔振平台研究开发中智能材料的应用、控制技术及结构设计等方面的研究进展做了较全面的总结与阐述,并在此基础上提出了隔振致稳控制平台承载能力、隔振致稳控制平台精度的评定方法。     

基于主动光学的大型空间相机像质校正仿真

针对大型空间相机在轨像质受空间环境影响严重的问题,文章提出利用基于出瞳变形镜的主动光学技术,对大型空间相机在轨波前像差进行校正,以保证成像品质。文章基于主动光学技术原理、光学表面误差表征方法和变形镜数学模型,建立了大型空间相机像质校正全链路仿真模型,并利用有限元分析软件、光学设计软件ZEMAX与编程软件MATLAB,完成了相关仿真实验;对在轨特定工况条件下大型空间相机像质的退化程度和基于出瞳变形镜的主动光学技术的校正能力进行了分析。实验结果表明:经校正后的像质满足设计要求,为基于主动光学的大型空间相机像质校正技术提供了工程应用参考。     

关于亚像元成像技术几个问题的探讨

综述了国内外关于亚像元成像技术的有关概念 ,就探测器的不同配置方式和不同采样模式的图像数据量和理论空间分辨率的提高倍数进行了分析 ,探讨了传输型遥感系统适用亚像元成像的前提条件 ,并就亚像元技术的实现途径提出了 3种方案。     

空间光谱干涉仪在轨超静超稳平台的设计与地面验证

为了解决星上微振动引起的空间摆臂式傅里叶干涉仪（下文简称干涉仪）运动速度稳定度下降的问题,分析了干涉仪在轨减振任务的特点,提出了同时采用低刚度隔振与高灵敏度阻尼抑振的一体化设计方法,实现了干涉仪超静超稳平台的系统设计。平台采用被动隔振技术隔离卫星中、高频的机械振动,实现干涉仪在轨的“静”,采用电磁阻尼技术消除隔振过程引入的低频共振和晃动,保证干涉仪在轨的“稳”。地面微振动试验中,平台引入后,干涉仪安装位置加速度响应满足微振动环境要求,干涉仪性能稳定,载荷工作正常。     

翼型伞气动特性风洞试验研究

文章介绍了在8m×6m低速风洞中对某冲压式翼型伞进行的试验研究。文中给出了有关的技术方法,并对典型的试验结果进行了讨论。这一国内首创的风洞试验技术,可为翼型伞设计提供利用其他试验手段难以得到的翼伞操稳特性气动参数。     

FY-2C星云图成像技术

介绍了风云二号(FY-2)气象卫星星上成像系统的主要功能和技术指标、云图的生成与传输,以及数传与转发技术.阐述了以太阳为基准采用星上预同步、地面同步/数据缓冲器(S/DB)进行精同步的同步成像技术的卫星成像系统设计原理.分析了卫星姿态动力学对自旋轴定向稳定的影响、扫描辐射计扫描机构步进对自旋周期稳定度的影响、卫星摇摆运动造成的云图几何畸变等产生成像误差的因素,以及采取的补偿修正方案.飞行试验结果表明,C星的云图网格配准精度优于1个可见像素,章动角和摇摆角也符合设计要求.     

卫星振动对成像质量影响的仿真分析

分析了在空间环境条件下摄影时，不同振动模型对卫星上推扫型CCD相机成像质量的影响结果。重点分析了三个方向的振动对相机成像质量的影响。对为了验证仿真分析的结果，建立了一套地面仿真系统。它能模拟产生各种频率和不同量级振幅，具有采集和处理相机图象数据的能力。系统用图像调制传递函数MTF作为系统评价指标。经过分析、计算和试验，证明所推出的公式和建立的物理仿真系统可以用于航天光学遥感器的成像质量预估和评价，并可用于对其它遥感器的分析。     

FY-2C星多通道扫描辐射计及其在轨运行

介绍了风云二号(FY-2)C静止气象卫星多通道扫描辐射计的性能、组成和工作原理,以及为适应将3通道改为5通道而完成的5通道焦平面、光学系统、结构、电子学、红外探测器、辐射致冷器、光学薄膜和第二扫描结构等主要设计改进.卫星的在轨测试和运行结果表明,C星扫描辐射计在第一代自旋静止气象卫星上实现了包括中波红外的5通道同时对地观测,图像质量总体优于同类GMS5,METEOSAT-5静止气象卫星,与目前应用的GOES9三轴稳定静止气象卫星基本相当.     

非线性系统的块对角控制器设计及其应用

定义了非线性系统的块对角模型；根据奇异摄动理论，将模型受控变量以时间尺度基准进行分离，形成慢变快变等结构。所设计的控制系统呈多环结构，每一层子系统(外环层)期望的稳定输入信号做为内环层的期望输出，该期望输入信号满足所设计的该层Lyapunov函数稳定要求，层层递推，最终设计出非线性系统的稳定化控制规律。若存在零动态，则其应稳定；设计的结果已经被一战术导弹的数学仿真所证明。     

导弹滚转稳定的分析

根据防空导弹对滚转运动的要求以及弹体滚转运动的特性，比较了稳定滚转姿态角的两种结构形式，分析了倾斜稳定和滚转稳定回路的作用及特点。按照滚转稳定的作用，讨论了滚转稳定回路的设计；应用线性二次型的方法，研究了对回路参数的选择，并与经典的设计结果进行了比较。同时，对滚转稳定回路在不同干扰作用下的响应特性进行了分析。     

超声速内流场横向喷流的流动与混合特性实验研究

为研究超声速内流场中横向喷流的流动与混合特性,将丙酮蒸汽加入喷流介质,用平面激光诱导荧光(PLIF)技术对流场中流向中心截面和横截面上的丙酮进行成像,研究了喷流的运动轨迹、流场结构、混合方式,以及参数对喷流流动与混合的影响。结果表明:喷流柱的波动失稳及喷流剪切层中生成的大尺度结构有助于增强喷流与主流在近场的混合;提高出口马赫数会导致剪切层失稳以及出现大尺度结构的位置移向下游,不利于改善近场的混合;增大喷口直径能增加喷流在展向的扩展,升高喷流总压能增加喷流在展向和横向的扩展,并使出现大尺度结构的位置靠近上游;在喷注流量相同条件下,采用小喷注面积高总压喷注更利于增强混合。     

谈谈高低温工作试验中的保温时间

文章介绍和分析了温度试验中的试验箱温度稳定和试件温度稳定的定义,民用标准和军用标准有关试件温度稳定的定义及其区别,温度稳定时间的确定方法,特别是确定试件温度稳定的三种方法及其优缺点和应用情况;介绍了保温时间的概念及其在高低温工作试验中的组成,分析了各组成部分的含义以及GJB 150和MIL-STD-810两个系列标准中这一组成部分的变化情况;最后提出了确定受试产品温度稳定时间一些建议。     

直接测量法确定受试产品温度稳定时间的研究

文章阐述了温度试验中受试产品温度稳定的重要性,介绍了国内外典型环境试验标准中温度稳定的定义和确定方法;自行建立了用直接测量法确定受试产品温度稳定时间的测试方案、测试设备,进行了有关测试,并与用重量法估计的结果进行了比较分析,同时指明影响受试产品温度稳定的各种因素;最后总结出应用直接测量法确定受试产品温度稳定时间的必要性、优越性、适用条件和注意事项。