基于DSP和FPGA的光学遥感器控制器系统设计

本文提出了一种基于DSP和FPGA的光学遥感器控制器系统的设计方案。该系统以DSP为核心处理器,FPGA辅助其进行控制和通信,实现了系统的工程参数采集、与卫星平台的1553B通信、与光学遥感器内各分系统的RS485通信功能。详细阐述了系统的组成和软硬件设计。实验结果表明,DSP和FPGA能够很好协作完成控制和通信功能。相比基于单一处理器的系统,本系统构架可以简化硬件设计,灵活性强,且工作稳定、可靠,可应用于大多数控制系统。     

空间相机连续调焦地面仿真测试系统设计

为使空间相机获得清晰准确的地面目标图像,相机需要依据结构变化对焦面位置进行调整。如果空间相机可以在轨快速对目标景物连续调焦,通过地面下传图像准确判断出最优焦面位置,将会极大提高空间相机的工作质量和效率。为验证连续调焦方法的可行性,提出了一种地面仿真测试方法。采用动态目标发生器和平行光管模拟相机在轨对地面目标成像。应用计算机系统作为目标发生器远程控制、数据处理、信息发送和接收设备,空间相机实时接收飞行器模拟设备发送的命令和工程参数,完成模拟在轨连续调焦。试验结果表明,所设计的系统能够依据图像判断最优焦面位置,满足设计和测试要求。     

离轴式空间光学遥感器的热设计与仿真

针对某离轴式空间光学遥感器光学系统和支撑结构的几何尺寸大、通光孔面积大、易产生较大的轴向和径向温度梯度特点,采用热隔离、热疏导及多分区温度补偿等手段对其进行了热控设计.通过建立遥感器结构的热分析有限元模型,利用I-DEAS/TMG软件进行了轨道外热流、高低温稳态工况及瞬态工况仿真分析.分析结果表明,热设计方案合理可行,...     

航空相机调焦单元仿真系统的实时显示方法研究

依据某型号航空相机内部系统通讯协议,对航空相机调焦单元仿真系统在通信工程中的实时显示方法进行了研究.提出了一种利用计算机仿真技术,以计算机算法控制为核心,以通信控制电路为基础的实时显示的方法.阐述了航空相机调焦单元的工作原理,设计了仿真系统的硬件实现电路,给出了仿真系统的软件设计流程.工程实践表明,该仿真系统可以同时对4台相机调焦系统进行控制,具有操作简便、信息量大、数据读取直观等特点.     

空间光学遥感器光机系统热稳定性模糊优化设计

针对空间光学遥感器光机系统结构优化设计的传统方法的缺陷,提出了遥感器光机系统结构热稳定性优化设计的理论,该理论以提高结构的热稳定性和轻量化程度作为优化目标,以结构的强度、动态刚度以及系统总成像质量损失作为约束条件,对光机系统结构布局、形状与具体尺寸参数以及光机系统的公差分配进行优化设计;研究了光机系统热稳定性的评价方法,提出以光学元件的热致面形误差比例系数和系统整体的热致位置误差比例系数作为评价参数,通过这两个参数,将光机系统对各类热载荷的承受能力与热稳定性概念直观的联系起来,有利于结构设计与热设计的交流;给出了光机系统热稳定性优化设计的经典数学模型,并提出了应用模糊优化的理论与方法来解决该经典数学模型中存在的多目标性和约束条件的不确定性,最后给出了光机系统热稳定性设计的模糊数学模型及求解方法.     

空间光学遥感器可靠性设计研究

空间光学遥感器是一类特殊的遥感器,其可靠性设计是研制工作的重要组成部分.本文从空间光学遥感器的特点分析入手,介绍了光学遥感器可靠性模型的建立方法.针对空间光学遥感器的特点,从光学遥感器的防污染设计、活动部件设计、单粒子效应防护设计及静电防护设计方面对其可靠性设计进行了有针对性的阐述.     

空间光学遥感器故障诊断技术

介绍了空间光学遥感器故障诊断系统结构和设计思想,列举了几种常见的空间光学遥感器故障诊断技术,比较了各自的优缺点,在此基础上提出了一种新的混合故障诊断技术,并对空间光学遥感器故障诊断技术进行了展望.     

基于FPGA的空间光学遥感器CCD信号检测系统设计

为了精确监视空间光学遥感器多光谱TDI CCD 控制单元的工作状态,测试其性能和可靠性,提出了基于FPGA的一种新型CCD信号检测系统.该系统利用FPGA对48路控制CCD驱动信号和31路直流偏置信号进行并行实时逻辑分析及检测,同时,经由RS232串行通讯接口传输到上位机,输出检测结果.FPGA内部集成了A/D控制模块、逻辑判断模块和UART模块.实验结果表明,该方法可实时准确监视TDI CCD 控制单元的工作状态,适用于空间光学遥感多光谱TDI CCD的检测需要.     

空间光学遥感器的光学元件组件的频率设计

空间光学遥感器的光学元件的光学参数通常是根据设计经验来选定的.建立了空间光学遥感器的全阻尼动态分析模型,得到了光学元件动态响应的表达式.从工程的实际条件出发,当阻尼比为0.03、质量比为0.2时,通过MATLAB编程对光学元件的动态响应进行了数值分析.结果表明,为了尽可能地降低光学元件的动态响应,应该选择合理的动态频率,而不是一味地提高光学元件组件的动态频率.     

航空光电遥感器高精密紧凑型调焦机构的设计

针对航空光电遥感器在不同工作环境下会产生离焦这一问题,采用移动镜组方式进行调焦,以保证其成像质量。该调焦机构采用消间隙丝杠螺母副作为传动机构,采用六个精密轴承及弹性预紧组件作为导向机构,同时采用一对电涡流传感器及一个菱形被检测件作为测位移传感器,在有限包络尺寸下最大程度保证其调焦精度。从传动误差和传感器组件误差两方面对调焦机构进行精度分析,并且搭建实验平台对其进行了传动定位精度实验和晃动精度实验。实验结果表明,该调焦机构的传动定位精度在±6 μm以内,晃动精度在±4″以内,满足光学系统提出的调焦精度设计要求。     

空间光学遥感器振动夹具的设计与研究

力学振动试验是验证空间光学遥感器动力学特性的重要手段,而振动试验所需要的夹具在光学遥感器的振动试验中起着重要的作用,决定着振动试验的效果。本文运用振动理论分析了夹具对试验准确性的影响,并简要阐述了夹具设计的基本原则;针对空间光学遥感器,从材料选择、加工制造方法及结构形式等方面对夹具进行了设计,先后选择了两种结构方案形式;运用NASTRAN软件对两种方案的夹具的有限元模型进行了模态分析,最终选择了夹具方案二的结构形式,其一阶频率为451Hz;通过力学试验对夹具进行了鉴定,获得了夹具的正弦特征扫描曲线,试验得到夹具的一阶固有频率为398.7Hz,满足相机力学试验对夹具的要求。最后,对工程分析和试验的误差来源进行了分析,并提出了夹具设计时应该注意的一些问题。     

面向过程控制的光纤传感网络多状态监测系统

为了实现对工业过程控制的实时监测与在线控制,设计了基于光纤传感网络的多状态监测与反馈控制系统。系统由扫频激光器、光纤解调模块、PC处理模块、光纤传感网络及状态控制单元组成。提出了一种多状态监控算法,将温度与应变的各点位FBG波长响应值进行权重组合,然后与4种常见的状态异常情况进行映射建模,再通过状态分析,给出反馈调整参数。实验采用罐内温度场与罐外应力场采集的方式,对应变0～5 000με与温度30～150℃的在线检测进行标定。结果显示,校正后的应变灵敏度为0.49 pm/με,温度灵敏度为7.46 pm/℃。反馈控制对状态波动具有在线调整能力,不同异常类型的反馈时间不同。4种情况校正后的温度与应变波长偏差均小于±1℃和±50με,验证了系统的可行性。     

光信号测控系统远程控制技术

光通信系统的远程测控技术是实现光互连的基础.建立了光谱测试仪远程测控系统模型.基于GPIB总线通信,在Windows2000操作系统下,以NI的虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI 7.0为系统软件开发平台,成功实现对光通信系统的远程控制.从而为远程光子实验室的建立、光互连的实现做技术上的准备.     

三维CAD在空间光学遥感仪器中的应用

随着空间技术的发展,空间光学仪器对机械结构的要求越来越精细和复杂,如何快速、高效、准确地设计出高质量的产品已成为当务之急．三维设计以其高效、直观、信息量大、便于分析等优点越来越引起人们的关注。本文以SolidWorks软件为平台,以某光机扫描仪为例,介绍了利用三维CAD技术设计空间光学仪器机械结构的方法和思路。     

光学遥感图像仿真软件ORSIS介绍

光学遥感图像的可靠仿真具有很强的应用背景.简要描述了研制的光学遥感图像仿真软件,该软件由三个模块组成,即地面景观光学特性仿真模块、大气辐射传输仿真模块和传感器仿真模块,可对多种光学遥感器进行端-端的模拟,并简要介绍了仿真软件的应用.     

某空间光学遥感器的电控箱结构设计与分析

为了满足卫星平台的要求,需要对 某型号电控箱进行轻量化设计。给出了一种小体积、轻 质量、高稳定性电控箱的结构形式。针对遥感器电子学设备 在轨工作时的复杂工况,提出了一种电控箱防护性设计方法。对大功 耗元器件采取了主动热控措施。最后用有限元法对电控箱进行 了模态分析。结果表明,电控箱的一阶模态为240 Hz,远大于不 小于140 Hz的技术指标,能够满足空间应用的要求。     

基于工业以太网的远程测控系统

对多种测控系统的信息通信、数据采集、网络结构、控制模式进行了研究,在分析了各种总线网络的优缺点之后,提出了一种新型的基于以太网的远程测控系统。本测控系统利用以太网为通信媒介,采用分布式控制结构,实现了对远程对象的实时监控。基于以太网的测控技术具有良好的发展前景,是未来网络测控技术的发展方向。     

空间遥感器非球面光学系统补偿器调整装置设计

根据空间遥感器非球面镜检测及光学系统装校对补偿器的调整要求,设计了一种V型支撑调整装置。阐述了该装置的组成、自由度调整功能以及部分设计原则。分析结果表明,该装置状态稳定,调整精度高,位移调整精度为1.39μm/deg,俯仰调整精度为0.0073～0.0232μrad/deg。用该装置对某离轴三反相机的光学元件和光学系统进行了检测和装调,取得了良好的效果。     

深紫外CMOS图像传感器测试匀光系统设计

匀光系统的均匀性是实现深紫外CMOS图像传感器参数测试的关键。根据傅里叶光学理论,结合ArF准分子激光输出光斑特点,设计了复眼阵列匀光系统的初始结构,并在ZEMAX非序列模式下建立了匀光系统模型。针对ZEMAX光源中光线采样随机性的特点及匀光系统均匀性的要求,对追迹光线数目及复眼阵列中透镜元个数进行了优化。在透镜元大小为1mm、采用1亿根光线并做30次平均后,在12mm×12mm光斑范围内获得了均匀性为0.986的均匀照明光斑,满足CMOS图像传感器测试对光斑均匀性优于0.97的要求。