[发明专利]基于实时仿真平台的图像定位与配准演示验证系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星图像定位与配准技术，更具体地说，涉及一种对星上实时动态补偿算法的图像定位与配准技术地面进行演示验证及控制的方法。该方法可用于卫星图像定位与配准分系统设计过程中对设计结果进行评估和演示验证，也可用于卫星在轨运行期间的故障判定和反演。

背景技术

随着航天遥感对地观测技术的不断发展，遥感卫星图像分辨率越来越高，其应用也越来越广泛，为了满足我国第二代地球静止轨道气象卫星观测能力更高的需求，卫星研制单位提出了在轨应用图像定位与配准技术（Image Navigation and Registration，简称INR），以高精度确定气象云图中每个像素的地理位置，为精确天气预报奠定基础。

在轨进行图像定位与配准的功能与任务是，通过载荷扫描镜转角增加补偿量的方式以消除由卫星姿态、轨道及热变形带来的光轴指向偏差；并且进行前馈力矩补偿，以抵消由载荷运动对平台稳定性带来的影响。在我国，图像定位与配准技术尚属空白无工程应用经验，亟需有效的试验验证其理论的正确性及可行性。

图像定位与配准分系统涉及到数管分系统、有效载荷分系统、姿轨控分系统、地面遥测遥控分系统，在各分系统齐全且功能完备的情况下，方能进行图像定位与配准的测试验证试验，而采用本发明方法可方便、快捷、准确地对图像定位与配准技术进行有效的测试验证。本发明方法运用实时仿真平台实现了有效载荷分系统及姿轨控分系统的基本功能，构建了一套半物理实时仿真验证系统框架，模拟了卫星在轨工作状况，对图像定位与配准技术进行测试验证及演示。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种基于实时仿真平台的图像定位与配准演示验证系统及控制方法，运用实时仿真平台模拟有效载荷分系统和姿轨控分系统在轨工作情况，采用数管计算机及图像定位与配准协处理电性能单机构造了一套半物理实时仿真平台架构。

该验证方法可以对图像定位与配准分系统的整星信息流、接口的匹配性进行验证；

也可以对图像定位与配准补偿算法的正确性及可行性进行验证；

也可以用于卫星在轨运行期间的故障判定和反演；

也可以在图像定位与配准分系统设计过程中提供参考依据。

根据本发明的一个方面，提供一种基于实时仿真平台的图像定位与配准演示验证系统，包括如下装置：

数管计算机，用于负责接收地面的有效载荷工作指令及初始化参数设置；

图像定位与配准协处理器，用于与数管计算机采用共享缓存的方式，进行信息的读写，运行图像定位与配准补偿算法软件，实时计算补偿量大小；

基于实时仿真平台的有效载荷模拟器，用于运用实时仿真系统模拟有效载荷分系统在轨工作状况，根据有效载荷工作指令实时计算扫描镜转角，并接收图像定位与配准协处理器计算的补偿量，将两者叠加后通过内部传递函数模拟控制驱动机构执行；

基于实时仿真平台的动力学与姿轨控模拟器，用于运用实时仿真系统模拟姿轨控分系统在轨工作状况，实时计算卫星姿态和轨道参数作为图像定位与配准补偿算法的输入条件，并进行前馈力矩补偿；

有效载荷工作指令生成工具，用于根据卫星有效载荷不同的工作模式，生成相应的工作指令代码，通过地面遥测遥控系统上注到数管计算机；

性能演示验证评估系统，用于对数据的有效性做出判断，进行演示验证，并对系统的性能做出评估；

地面遥测遥控系统，用于上注有效载荷工作指令和图像定位与配准分系统所需要的初始化参数设置，并监控数管计算机及图像定位与配准协处理器工作状态。

根据本发明的另一个方面，还提供一种权利要求1所述的基于实时仿真平台的图像定位与配准演示验证系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：有效载荷指令生成工具系统按照有效载荷不同的工作模式生成相应的有效载荷工作指令代码，通过地面遥测遥控系统上注到数管计算机；

步骤2：通过地面遥测遥控系统设置图像定位与配准协处理器初始化参数，并实时通过遥测和数传通道下传数管计算机及图像定位与配准协处理器工作状态参数；

步骤3：数管计算机及图像定位与配准协处理器在系统运行期间，以数管计算机晶振时间为基准，通过系统总线向有效载荷模拟器、动力学与姿轨控模拟器发送校时信号，校时信号每隔若干秒钟发送一次，远程终端收到校时信号后与自己的本地时间做比较，如果时间差大于第一阈值时间，则接受数管计算机校时，修改本地时间；