本發(fā)明涉及對(duì)地成像，特別涉及一種長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、工作在臨近空間內(nèi)的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)相比于天基與空基對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，具有覆蓋范圍廣、分辨率相對(duì)高、可以根據(jù)需求在特定區(qū)域部署，實(shí)現(xiàn)全天候、全天時(shí)對(duì)地觀測(cè)，在國(guó)土資源觀測(cè)、海洋監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2、在臨近空間環(huán)境普遍高度在20km以上，通常需要平流層飛艇拖掛光電載荷到指定高度，開展對(duì)地掃描任務(wù)，評(píng)估對(duì)地掃描效果。如果需要設(shè)計(jì)調(diào)整，還需要將光電載荷進(jìn)行回收調(diào)試，修改后隨平流層飛艇再次放飛，進(jìn)行一次該實(shí)驗(yàn)需要耗費(fèi)大量時(shí)間、人力、物力。

3、以上問(wèn)題受到工作條件限制，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、評(píng)估方法難以滿足系統(tǒng)掃描效果評(píng)估需求，迫切需要一種通用性好，易于工程實(shí)踐的掃描效果評(píng)估方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的掃描效果評(píng)估方法難以滿足系統(tǒng)掃描效果評(píng)估需求的技術(shù)問(wèn)題。該方法包括：

2、一種長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置，包括：

3、數(shù)據(jù)處理機(jī)、伺服控制處理機(jī)、三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)和光電載荷；

4、光電載荷安裝在三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)上，伺服控制處理機(jī)分別與三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)和光電載荷電連接，伺服控制處理機(jī)與數(shù)據(jù)處理機(jī)電連接；

5、伺服控制處理機(jī)用于采集實(shí)體數(shù)據(jù)并傳輸至伺服控制處理機(jī)，其中，實(shí)體數(shù)據(jù)包括載體實(shí)測(cè)姿態(tài)數(shù)據(jù)和兩軸角度信息數(shù)據(jù)；

6、數(shù)據(jù)處理機(jī)用于接受實(shí)體數(shù)據(jù)，并通過(guò)實(shí)體數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)測(cè)算結(jié)果，通過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)算結(jié)果對(duì)長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果進(jìn)行評(píng)估；

7、光電載荷用于接收伺服控制處理機(jī)發(fā)送的工作指令，通過(guò)工作指令控制光電載荷的掃描工作，并同步采集光電載荷的橫滾和俯仰的軸向運(yùn)動(dòng)信息；

8、三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)用于模擬產(chǎn)品在空中姿態(tài)變化。

9、進(jìn)一步地，伺服控制處理機(jī)包括：

10、傳感器信息采集模塊和工作指令調(diào)度模塊；

11、傳感器信息采集模塊用于采集光電載荷的軸向運(yùn)動(dòng)參數(shù)，其中，軸向運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括橫滾角度和俯仰角度；

12、工作指令調(diào)度模塊用于發(fā)送掃描指令至光電載荷，其中，掃描指令包括橫滾運(yùn)動(dòng)指令和俯仰運(yùn)動(dòng)指令。

13、進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)處理機(jī)包括：

14、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景注入模塊、實(shí)體數(shù)據(jù)注入模塊、數(shù)據(jù)測(cè)算模塊和數(shù)字地圖匹配與效果評(píng)估模塊，數(shù)據(jù)處理機(jī)用于通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和實(shí)體數(shù)據(jù)對(duì)駐空平臺(tái)的掃描效果進(jìn)行評(píng)估；

15、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景注入模塊用于將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景注入至數(shù)據(jù)測(cè)算模塊中；

16、實(shí)體數(shù)據(jù)注入模塊用于將實(shí)體數(shù)據(jù)注入至數(shù)據(jù)測(cè)算模塊中；

17、數(shù)據(jù)測(cè)算模塊用于計(jì)算并生成對(duì)地掃描坐標(biāo)點(diǎn)；

18、數(shù)字地圖匹配與效果評(píng)估模塊用于將對(duì)地掃描坐標(biāo)點(diǎn)與數(shù)字地圖場(chǎng)景進(jìn)行匹配，對(duì)掃描效果進(jìn)行模擬。

19、進(jìn)一步地，光電載荷包括：

20、兩軸四框構(gòu)型光電平臺(tái)和光電載荷視軸；

21、兩軸四框構(gòu)型光電平臺(tái)包括橫滾軸和與橫滾軸正交的俯仰軸。

22、一種長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估方法，地面評(píng)估方法使用長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置對(duì)長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果進(jìn)行評(píng)估，包括：

23、執(zhí)行以下處理直至完成規(guī)劃區(qū)域的掃描成像：

24、設(shè)計(jì)對(duì)地掃描功能算法；

25、根據(jù)對(duì)地成像需求生成平臺(tái)工作數(shù)據(jù)，在長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)上執(zhí)行平臺(tái)工作數(shù)據(jù)，生成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)作為待評(píng)估數(shù)據(jù)，使用對(duì)地掃描功能算法對(duì)待評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，若不滿足評(píng)估要求，則對(duì)對(duì)地掃描功能算法進(jìn)行優(yōu)化及修正；

26、在地面對(duì)長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的對(duì)地掃描工作進(jìn)行模擬，將掃描生成的實(shí)體數(shù)據(jù)作為待評(píng)估數(shù)據(jù)，使用對(duì)地掃描功能算法對(duì)待評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，若不滿足評(píng)估要求，則對(duì)對(duì)地掃描功能算法進(jìn)行優(yōu)化及修正。

27、進(jìn)一步地，使用所述對(duì)地掃描功能算法對(duì)所述待評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，包括：

28、構(gòu)建虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景，虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景包括長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的工作場(chǎng)景參數(shù)；

29、根據(jù)待評(píng)估數(shù)據(jù)與虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景，計(jì)算得到光電載荷的地心坐標(biāo)系的實(shí)時(shí)坐標(biāo)，通過(guò)地心坐標(biāo)系的實(shí)時(shí)坐標(biāo)計(jì)算得到光電載荷的實(shí)時(shí)對(duì)地成像位置坐標(biāo)；

30、將實(shí)時(shí)對(duì)地成像位置坐標(biāo)與數(shù)字地圖場(chǎng)景進(jìn)行匹配，生成目標(biāo)掃描區(qū)域圖，并通過(guò)目標(biāo)掃描區(qū)域圖對(duì)對(duì)地成像效果進(jìn)行評(píng)估，若不滿足評(píng)估要求，則對(duì)對(duì)地掃描功能算法進(jìn)行優(yōu)化及修正。

31、進(jìn)一步地，根據(jù)待評(píng)估數(shù)據(jù)與虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景，計(jì)算得到光電載荷的地心坐標(biāo)系的實(shí)時(shí)坐標(biāo)，通過(guò)地心坐標(biāo)系的實(shí)時(shí)坐標(biāo)計(jì)算得到光電載荷的實(shí)時(shí)對(duì)地成像位置坐標(biāo)，包括：

32、計(jì)算光電載荷的地心坐標(biāo)系的實(shí)時(shí)坐標(biāo)其中，實(shí)時(shí)坐標(biāo)為地理坐標(biāo)系到地心坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，為光電載荷的地理坐標(biāo)系初始坐標(biāo)，為速度參數(shù)，t為時(shí)間；

33、根據(jù)地心坐標(biāo)系的實(shí)時(shí)坐標(biāo)計(jì)算得到實(shí)時(shí)對(duì)地成像位置坐標(biāo)，其中，實(shí)時(shí)對(duì)地成像位置坐標(biāo)為平臺(tái)視軸的單位矢量，r為觀察矢量的長(zhǎng)度，為平臺(tái)坐標(biāo)系到地心坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。

34、進(jìn)一步地，通過(guò)目標(biāo)掃描區(qū)域圖對(duì)對(duì)地成像效果進(jìn)行評(píng)估，包括：

35、設(shè)置任務(wù)要求的掃描成像范圍，判斷目標(biāo)掃描區(qū)域圖的覆蓋范圍是否滿足任務(wù)要求的掃描成像范圍；

36、設(shè)置拼接圖重疊率，判斷目標(biāo)掃描區(qū)域圖之間是否大于拼接圖重疊率；

37、若不滿足任務(wù)要求的掃描成像范圍和/或小于等于拼接圖重疊率，則不滿足評(píng)估要求。

38、進(jìn)一步地，拼接圖重疊率為15％。

39、進(jìn)一步地，任務(wù)要求的掃描成像范圍為48km×48km的區(qū)域。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本說(shuō)明書實(shí)施例采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到的有益效果至少包括：

41、通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的地面評(píng)估裝置，在地面即可對(duì)長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果進(jìn)行評(píng)估，通用性好，易于工程實(shí)踐。

技術(shù)特征：

1.一種長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置，其特征在于，所述伺服控制處理機(jī)包括：

3.如權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理機(jī)包括：

4.如權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置，其特征在于，所述光電載荷包括：

5.一種長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估方法，所述地面評(píng)估方法使用權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置對(duì)所述長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果進(jìn)行評(píng)估，其特征在于，包括：

6.如權(quán)利要求5所述的長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估方法，其特征在于，使用所述對(duì)地掃描功能算法對(duì)所述待評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，包括：

7.如權(quán)利要求6所述的長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估方法，其特征在于，根據(jù)所述待評(píng)估數(shù)據(jù)與所述虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景，計(jì)算得到所述光電載荷的地心坐標(biāo)系的實(shí)時(shí)坐標(biāo)，通過(guò)所述地心坐標(biāo)系的實(shí)時(shí)坐標(biāo)計(jì)算得到所述光電載荷的實(shí)時(shí)對(duì)地成像位置坐標(biāo)，包括：

8.如權(quán)利要求6所述的長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估方法，其特征在于，通過(guò)所述目標(biāo)掃描區(qū)域圖對(duì)對(duì)地成像效果進(jìn)行評(píng)估，包括：

9.如權(quán)利要求8所述的長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估方法，其特征在于，所述拼接圖重疊率為15％。

10.如權(quán)利要求8所述的長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估方法，其特征在于，所述任務(wù)要求的掃描成像范圍為48km×48km的區(qū)域。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果的地面評(píng)估裝置及方法，其中，該裝置包括：數(shù)據(jù)處理機(jī)、伺服控制處理機(jī)、三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)和光電載荷；光電載荷安裝在三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)上，伺服控制處理機(jī)分別與三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)和光電載荷電連接，伺服控制處理機(jī)與數(shù)據(jù)處理機(jī)電連接；伺服控制處理機(jī)用于采集實(shí)體數(shù)據(jù)并傳輸至伺服控制處理機(jī)；數(shù)據(jù)處理機(jī)用于通過(guò)實(shí)體數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和虛擬試驗(yàn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)對(duì)長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果進(jìn)行評(píng)估；光電載荷用于接收伺服控制處理機(jī)發(fā)送的工作指令控制光電載荷的掃描工作；三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)用于模擬長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)在空中姿態(tài)變化。該方案通過(guò)地面評(píng)估裝置，在地面對(duì)長(zhǎng)時(shí)駐空平臺(tái)的掃描效果進(jìn)行評(píng)估，通用性好，易于工程實(shí)踐。

技術(shù)研發(fā)人員：楊光,楊淵強(qiáng),李淑忠,劉巖,趙克軍,張紅剛,王合龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9