[发明专利]一种基于二维快速反射镜的动态扫描宽幅成像控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于二维快速反射镜的动态扫描宽幅成像控制系统，包括：

绕横滚轴旋转的一维扫描平台，所述一维扫描平台包括基座、横滚扫描框架、驱动电机及其编码器；

安装于所述横滚扫描框架内的面阵相机、横滚陀螺和俯仰陀螺，其中横滚陀螺与所述横滚轴平行，面阵相机光轴垂直于横滚陀螺与俯仰陀螺敏感轴所在的平面；

安装于所述基座上的位姿测量仪(POS)；

以及控制单元；

其特征在于：

所述面阵相机采用折反式光学系统，内部装有二维快速反射镜(FSM)；所述二维快速反射镜由二维快速驱动机构和反射镜组成，反射镜作为面阵相机的次镜；

所述一维扫描平台的横滚扫描框架按照设定速度相对惯性空间沿翼展方向动态扫描，曝光时间内，所述控制单元根据POS数据及两陀螺角速度计算合成光轴运动轨迹，得出二维快速反射镜的控制指令，驱动所述面阵相机的次镜沿横滚及俯仰方向偏转，实现前向像移、扫描像移及飞行平台的扰动补偿。

2.根据权利要求1所述的基于二维快速反射镜的动态扫描宽幅成像控制系统，其特征在于：所述二维快速驱动机构的基座与面阵相机镜筒固定连接。

3.根据权利要求1所述的基于二维快速反射镜的动态扫描宽幅成像控制系统，其特征在于：所述二维快速反射镜采用直线音圈电机驱动。

4.一种基于二维快速反射镜的动态扫描宽幅成像控制方法，其特征在于，利用权利要求1所述的一种基于二维快速反射镜的动态扫描宽幅成像控制系统，具体包括以下环节：

1)一维扫描平台以横滚陀螺为反馈，在某一成像条带的起点位置，控制横滚扫描框架以及面阵相机按照设定扫描速度相对惯性空间沿翼展方向动态扫描；

2)当扫描机构运动至某一帧曝光位置，采集POS数据及横滚编码器数据合成前向像移，同时采集俯仰陀螺实时数据测得飞行平台俯仰方向的扰动，将该扰动与所述前向像移叠加合成视轴(LOS)俯仰方向的运动轨迹，以此作为二维快速反射镜的俯仰方向位置指令，驱动所述面阵相机的次镜沿俯仰方向反向偏转，补偿前向像移及飞行平台俯仰方向扰动；

3)同时，根据横滚陀螺实时数据，合成视轴(LOS)横滚方向的运动轨迹，以此作为二维快速反射镜的横滚方向位置指令，驱动所述面阵相机的次镜沿横滚方向反向偏转，补偿扫描像移及横滚向平台扰动；

4)曝光结束后，二维快速反射镜返回初始位置，完成一个曝光成像周期；重复步骤2)和步骤3)，有序进行一个扫描条带内多次曝光成像，完成一个扫描条带成像；

5)一个扫描条带成像结束后，控制一维扫描平台迅速回程至下一条带起始位置，重复步骤2)、步骤3)和步骤4)，完成下一条带成像，最终实现宽幅成像。