航空相机的像旋转特性分析及其补偿方法

航空相机在多航迹成像方式中,随着45°反射镜绕光轴旋转对物进行扫描,物体反射像也将绕光轴进行旋转,为此必须采取消除像旋转的措施来保证成像质量.为阐述产生像旋转的原因,分析了扫描反射镜的像旋转特性;并在探讨消除像旋技术理论的基础上,提出了一种反射镜与探测器同步转动消除像旋转的方法.在多航迹工作方式中,此方法为相机扫描机构连续扫描成像提供了必要条件.利用此方法还改进了以往步进式扫描机构的惯量大、扫描效率低的问题,并在实际工程中得以应用和证明.试验结果表明,该方法的同步旋转误差小于1/3像元,能够获得良好的图像效果.     

扫描反射镜的支撑与面型精度的静力学分析

航空相机的扫描反射镜在自重和温度变化条件下,会产生反射镜支撑结构和反射面的应力变形,必须对结构作受力分析.利用MSC/Nastran,MSC/Patran有限元分析软件,首先建立了反射镜支撑结构的有限元分析模型,并在此模型的基础上对比分析了刚性支撑和柔性支撑的面型精度,结果表明柔性支撑明显减小了反射镜的变形,达到了面型精度;最后分析了反射镜在固定空间位置时随温度的变形,以及在不同空间位置时,随温度的变化和在自重条件下的面型变化,分析得出:在扫描反射镜不同的工况中,反射镜均满足面型要求.以上分析表明,此反射镜的柔性支撑结构的设计,消除或减小了反射镜内的应力和变形,达到反射镜面型的变化不能大于[PV]=63nm的预期目标.     

光学拼接误差对TDI-CCD相机的影响

光学拼接是扩大CCD相机视场的有效方法,其关键技术为拼接精度的设计计算和正确评价.为了对光学拼接的工艺性进行有效评价,指导CCD光学拼接的设计,以光学调制传递函数(MTF)为其评价函数,分别对光学拼接的搭接误差、直线性误差、共面性误差对时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)相机光学传递函数的影响进行了理论分析,给出了各种光学拼接误差对光学系统传递函数的调制方程,为光学拼接技术的精度评价提供了理论依据,能够有效指导光学设备焦平面组件的工程设计.     

机载三轴稳定平台跟踪方法研究与仿真

机载二轴平台在跟踪目标时,方位角误差随着俯仰角的增大而不断变大.在天顶区域已经无法满足跟踪要求,为了解决二轴平台天顶跟踪盲区问题,建立了三轴平台的数学模型,通过坐标变换方法推导出空间位置矢量间的对应关系,提出了解决过顶问题的分段跟踪方法.对于在距地面5km的高度以150km/h的速度匀速飞行的无人机搭载的三轴平台,用分段跟踪方法在Matlab软件的simulink模块中进行计算与仿真分析,计算结果表明,所提出的方法中,平台的最大转动角速度为4.82°/s,远小于实际平台能达到的最大角速度20°/s,将分段跟踪方法应用于实际的三轴平台,平台的最大角速度为16.87°/s,实验表明该方法可以有效跟踪过顶目标.