[发明专利]一种空间光学稳像系统与方法

说明书

由于太空背景较暗，相机为了对星空进行拍照，需要进行长时间的连续曝光，例如连续曝光30分钟。当卫星在空间轨道上运行时，它所携带的空间相机(光学遥感器)的姿态会受到多种扰动，如卫星平台振动、卫星姿态扰动等。这些扰动将导致空间相机的抖动，射入相机的光线的光路由此会发生偏移，导致影像传感器上记录下的图像前后就会产生偏移，造成像质较严重的退化，照片因此而变得模糊。本发明为了解决上述技术问题，公开了一种空间光学稳像系统，包括影像传感器、光敏器件、微驱动器和图像处理单元，图像处理单元对来自影像传感器的图像数据进行分析，微驱动器单元通过控制影像传感器的位置来进行稳像补偿，光敏器件与驱动器固定在一起。

技术领域

本发明涉及航天航空领域中的光学稳像技术领域，特别是涉及到一种空间光学稳像系统和方法

背景技术

卫星所携带的空间相机(光学遥感器)在空间轨道上运行时会受到多重影响(卫星平台振动、卫星姿态扰动等)，这些将引起空间相机的抖动，而相机的抖动将会使射入相机的光路发生偏移，影像传感器上记录下的图像前后就会产生偏移，这会造成像质出现较严重的退化，照片就会模糊。本发明通过快速精准补偿由于光轴瞬时偏移引起的图像偏移，达到稳定空间相机成像的目的。

目前空间相机稳像技术有减振隔离技术、电子稳像技术和光学稳像技术。

减振隔离技术是稳像技术的一种。主要的方法是隔离外部对空间相机系统的扰动，分为被动和主动两种方式来减少振动对像质的影响。被动形式易于实现，但在减振的同时容易引起共振，而且不能单独胜任稳像任务；主动形式优点较多，但是需要增加额外装置。

电子稳像技术，电子稳像技术是应用数字图像处理的办法来直接确定图像序列的偏移并进行补偿的技术，这种技术具有易操作、更精确、体积小以及价格低、能耗小等特点。但目前卫星在轨计算的实时性不好，只用在图片后期复原与分析。

光学稳像技术，光学稳像技术是在空间相机的光路中设置一些光学元件作为对不稳定图片的补偿。典型的光学稳像方法是利用光楔来控制瞄准线的方向，通过移动或者转动光楔，改变出射光线的角度和方向，来进行像移的补充。这种典型的光学稳像方法适合于振动较小的环境条件，但是补偿器的结构和制造工艺太复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间光学稳像的系统，包括影像传感器、光敏器件、微驱动器和图像处理单元，图像处理单元对来自影像传感器的图像数据进行分析，微驱动器单元通过控制影像传感器的位置来进行稳像补偿，光敏器件与驱动器固定在一起。

优选地，所述系统还包括一控制器，该控制器通过控制算法生成命令并传送给微驱动器。

优选地，所述系统为一闭环系统。

优选地，所述光敏器件为一相机。

优选地，所述控制算法为比例积分微分控制算法。

优选地，所述驱动器为压电陶瓷驱动器。

本发明还公开了一种空间光学稳像方法，包括以下步骤：

S41:获取光信号；

S42:将光信号转换为图像数据；

S43:对图像数据进行分析处理；

S44:根据图像数据的分析处理结果对微驱动器发出控制信号；

S45:微驱动器根据控制信号修正光路。

优选地，上述步骤S44还包括以下步骤：S441：通过控制算法生成控制信号。

优选地，所述微控制器为压电陶瓷驱动器。

附图说明

图1为本发明的原理框图

具体实施方式