光学稳像系统颤振抑制性能的分析与设计

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1、第33卷第4期航天返回与遥感2012年08月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING33光学稳像系统颤振抑制性能的分析与设计林拮何海燕何林康建兵(北京空间机电研究所，北京100076)摘要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

2、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关键词光学遥感光学成像稳定颤振抑制空间相机中图分类号：V445．8文献标识码：A文章编号：1009—8518(2012)04—0033—09DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2012．04．005Analys

3、isandDesignofJitterRejectionPerformanceforOpticalImageStabilizationSystemLINZheHEHaiyanHELinKANGJianbing(BeijingInstituteofSpaceMechanics＆Electricity，Beijing100076，China)AbstractWithintegratingconventionalopticalwithfeedbackcontroltheory，opticalimagestabilizatio

4、ntechniqueoffersagoodvibrationisolationsolutionmethod，whichcompensatestherelativemotionbetweenline-of—sightandfocalplanebyactiveopto—mechanicalactuatordrivenbyaclosedloopcontrolsystem．Asaresult，theline—of-sightmotionrelativefocalplaneiscompensated．andtheimagequa

5、lityisimprovedeffectively．Inthispaper，theopticalimagestabilizationsystemisconsideredasakindofclosedloopservocontrolsystem．Opticalimagestabilizationsystemmodelandloopschemeareconstructedfirstly．Thedesignrestrainsofjitterrejectiontransferfunctionareanalyzedbyapply

6、ingthecontrolsystemstabilitycriterion．Anoptimaljitterrejectionbandwidthdesignmethodispresentedtominimizetherelativemotionresiduesinaccordingtopowerspectrumdensityofline—of-sightvibrations，pix—shiftsensorcharactersandopto-mechanicaldynamicperformance．Finally，comp

7、utersimulationsandhardwareintheloopexperimentarecarriedout，andtheexperimentresultsjustifythevalidityoftheproposedmethodandanalysisconclusion．Keywordsopticalremotesensing；opticalimagestabilization；jitterrejection；spacecamera收稿日期：2011-11-02基金项目：国家重大科技专项工程34航天返回与遥感

8、2012年第33卷1引言对于高分辨率对地观测光学遥感系统．为了获取更高的地面空间分辨率．光学系统口径与焦距不断加大．这不但增加了制造、装配和发射的难度与成本，同时不可避免的有损于光机系统刚度，这样在空间微重力环境与各类星上运动执行机构(动量轮、太阳翼和天线指向机构等)的扰动作用下，会造成成像光轴与感光器件间发生频带较宽的颤振，降低