[发明专利]一种星上点目标轨迹跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及属于光学成像与遥感器技术领域，特别是一种星上点目标轨迹跟踪系统。

背景技术

星载遥感相机在随卫星飞行时采用推扫或凝视方式对景物目标的进行成像或者对预知的点目标进行跟踪成像。传统星上点目标轨迹跟踪系统和方法有两种，一种是地面测控系统将点目标运动轨迹的所有位置信息上传至卫星，卫星通过侧摆来调整星载遥感相机的视轴，从而对点目标所有位置进行逐个跟踪，此系统或方法依赖于卫星的侧摆，其定位精度也受限制于卫星的侧摆定位精度，完成点目标的轨迹跟踪需要上传大量的位置信息，造成上传通信压力；另一种方法是地面测控系统将预存点目标运动轨迹各个位置的指令上传至卫星，卫星将这些指令按照时间序列逐条发送给相机，相机按照接收的指令序列实现对点目标运动轨迹的连续跟踪，此系统或方法同样也需要上传大量指令数据，造成上传统通信压力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种不需要通过卫星侧摆相机就能自动实现对点目标运动轨迹的连续跟踪的星上点目标轨迹跟踪系统。

本发明的技术解决方案是：一种星上点目标轨迹跟踪系统，包括时间管理单元、指向控制单元、指向镜电机机构，其中

时间管理单元，接收地面测控系统发送的预知点目标运动轨迹的参数数据包、卫星星务时间后，提取参数数据包中的跟踪起始时间t₀、跟踪结束时间t_end后将参数数据包转发给指向控制单元，并以收到的卫星星务时间作为基准开始计时，当计时至跟踪起始时间t₀时控制指向控制单元开始启动跟踪控制，当计时至跟踪结束时间t_end时控制指向控制单元结束跟踪控制；所述参数数据包包括跟踪起始时间t₀、跟踪结束时间t_end、地面测控系统将预知点目标的运动轨迹拟合成指向镜电机机构的角度跟踪曲线后，进行分解得到的俯仰向跟踪曲线和滚动向跟踪曲线对应的高次多项式的系数；

指向控制单元，接收到参数数据包后进行解析并还原得到俯仰向曲线和滚动向曲线，计算出初始时刻对应的指向镜电机机构俯仰向、滚动向的角度位置后产生功率驱动信号，并控制指向镜电机伺服到初始时刻对应俯仰向、滚动向的角度位置；将跟踪起始时间t₀和跟踪结束时间t_end间的时间长度均分成m份后得到每份的时间长度，并将其作为指控制周期△t，计算出每个控制周期指向镜电机需要伺服到的俯仰向、滚动向的角度位置，当时间管理单元计时到曲线跟踪起始时间t₀时，产生功率驱动信号控制指向镜电机伺服到每个控制周期对应的俯仰向、滚动向的角度位置，当时间管理单元计时到曲线跟踪结束时间t_end时，不再控制指向镜电机；

指向镜电机机构，接收指向控制单元发送的功率驱动信号并调整遥感相机的视轴。

所述的每个控制周期指向镜电机需要伺服到的俯仰向、滚动向的角度位置为该控制周期起始时刻对应的俯仰向、滚动向的角度位置。

所述的控制周期△t小于遥感相机每帧图像的成像周期，并在计算及存储资源允许的情况下尽量小。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明与现有技术的相比，不需要通过卫星侧摆相机就能自动实现对点目标运动轨迹的连续跟踪，避免了光轴与视轴传递带来的跟踪误差；

(2)本发明与现有技术的相比，使用指向镜电机机构控制遥感相机进行跟踪，转动惯量更小、控制精度更高，提高了跟踪系统的跟踪精度；

(3)本发明与现有技术的相比，避免了连续上传多条角度跟踪指令或跟踪曲线至遥感相机，只需要将时间参数和跟踪曲线对应的多项式系数数据作为数据包传输，就可以控制遥感相机完成对点目标运动轨迹的连续跟踪，通信效率高，减少了跟踪系统的存储压力；

(4)本发明与现有技术的相比，控制方法简单、准确、高效、适用面广泛，能够适用于多种对预知点目标进行跟踪的遥感相机。

附图说明

图1为本发明星上点目标轨迹跟踪原理示意图；

图2为本发明点目标运动轨迹转换为指向镜电机机构俯仰向滚动向角度原理图；

图3为本发明跟踪曲线分段示意图(以俯仰向为例)；

图4为本发明指向镜电机机构跟踪运动过程示意图(以俯仰向为例)。

具体实施方式