[发明专利]球面P4异形LED地球目标动态模拟显示方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光电成像技术领域，具体涉及球面P4异形LED显示屏模拟航天TDICCD相机大角度机动成像过程中地球曲率和地物目标相对运动变化的显示系统。

背景技术

空间光学遥感技术的研究是一项高风险、高投入、高度复杂而又高精度的系统工程，为保证空间光学相机成像性能，必须在地面进行全面、深入可靠的理论研究与物理仿真实验研究。航天器在轨运行时绕地球中心旋转飞行，对地成像过程中，存在卫星绕飞的相对运动，天体地球自转运动以及地球球体形状不规则等问题，地面仿真对地球成像实验，动态靶标的真实可靠性成为地面物理仿真实验的关键。

现阶段航天TDICCD相机成像靶标系统均为静态或动态平面的靶标系统，专利号CN201110087063.1，名称为《基于LED显示的光学靶标系统》的专利，涉及一种基于LED显示的光学靶标系统，采用LED显示器件取代传统靶标的靶纸或靶布，可以随时更改动态显示内容而无需更换靶纸，靶板亮度高，还可以根据需要进行单色或彩色显示，显示精度可控，满足仪器精度测试和目标识别跟踪测试的需求。专利号CN201110445107.3，名称为《一种TDICCD相机动态成像的模拟装置》，装置中面阵CCD相机对动态平面靶标面实时成像，并将成像结果通过无线局域网络实时下传至台下仿真计算机，仿真计算机使用下传的图像及相应时刻的姿态信息，利用线阵推扫处理算法，可实现对不同级数TDICCD相机动态成像模拟。专利号CN200910093764.9，名称为《一种自适应靶标装置及实现方法》，多见于数码跟踪测量单元和靶标驱动单元与数据采集发送处理单元连接，靶标驱动单元与数码跟踪测量单元以远程拍摄获取图像方式建立联系，数码跟踪测量单元拍摄靶标驱动单元中带有中心线结构特征的平面投影图像，将带有中心线结构特征的平面投影图像发给数据采集发送处理单元；或电机带动滚动式图纸靶标恒定速度运动。专利号CN201110098357.4，名称为《高精度光学动态靶标装置》，涉及多功能复用激光自准直仪在模拟空间运动目标的同时，作为主动测角单元，结合外置固定参考反射镜将光学动态靶标轴系的晃动转换成二维角度的动态变化，在线测量由动态靶标轴系晃动引起的动态误差量，计算机根据轴系晃动误差实时修正光学动态靶标的静态标定值，准确确定任意时刻动态靶标的空间角度。

上述技术方案只能针对动态平面成像目标进行地面物理仿真实验，无法满足卫星绕飞的相对运动与天体地球自转运动合成的仿真实验需求，不能解决航天TDICCD大角度机动成像的地球曲率和地物目标相对运动变化的问题。

发明内容

本发明为解决现有动态成像靶标系统的仿真实验无法实现卫星绕飞的相对运动与天体地球自转运动合成的仿真，为了克服现有航天TDICCD相机大角度成像地面仿真靶标无法模拟地球曲率与地物目标相对运动变化的技术问题，提供一种球面P4异形LED地球目标动态模拟显示方法及系统。

球面P4异形LED地球目标动态模拟显示方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、根据地球曲率半径R对球面P4异形LED成像系统进行匹配计算，所述地球曲率缩放倍数为B，设定球面P4异形LED成像系统的曲率半径r为：r＝R/B，

步骤二、设定球面P4异形LED显示屏像素尺寸A和刈幅M×N，用下式表示为：

A＝a×L/f；

M＝2×L×tanθ；

式中，θ为TDICCD光学相机俯仰方向角度；为TDICCD光学相机侧摆方向角度；L为物距；a为像元尺寸；f为相机焦距；

并根据步骤一所述的LED成像系统的曲率半径r以及步骤二中的像素尺寸A，确定球面P4异形LED显示屏的球面中心与边缘之间的距离，用公式表示为：

dM＝r-r×cos(M/r/2)

dN＝r-r×cos(N/r/2)；

式中，dM为LED显示屏宽度方向中心与边缘尺寸的距离；dN为LED显示屏长度方向中心与边缘尺寸的距离；

步骤三、设定飞行器与地球的相对地速及LED靶标行转移时间的关系为：

V＝a×F×L/f

T＝A×f/a/F/L；

式中，F为TDICCD光学相机的行转移频率，V为球面P4异形LED成像系统中动态图像的运动速度，T为动态运动图像经过球面P4异形LED每个像素的时间；