動目標光學測量系統(tǒng)成像仿真關鍵技術研究.pdf

1、運動目標光學成像測量是空間目標交會對接、光學遙感與測繪、天基目標監(jiān)視等應用過程中的共性問題。開展光學成像測量系統(tǒng)的研究工作,對成像鏈路、子系統(tǒng)進行分析與建模,實現(xiàn)動目標光學載荷成像仿真,作為系統(tǒng)分析設計、測試評估的技術手段與支撐方法,在測量系統(tǒng)研制的全過程均可以發(fā)揮重要作用。
　　論文立足于光學載荷設計、研制與評估的需求,對動目標光學測量系統(tǒng)開展了深入系統(tǒng)的研究,建立的模型和形成的方法可為光學載荷的指標論證、性能仿真與測試評估等總

2、體工作提供理論與技術支持。論文的研究工作從以下六個方面開展:
　　在成像仿真總體方案方面,分析了動目標光學成像測量系統(tǒng)的工作原理、工作模式與系統(tǒng)模型結(jié)構劃分;確定了成像仿真總體方案,對成像測量系統(tǒng)建模與仿真的研究內(nèi)容進行了總體設計;分析了目標光學特性的主要影響因素,給出了目標光學特性建模方案;分析了光學載荷動目標成像測量系統(tǒng)結(jié)構,確定了光學載荷成像測量系統(tǒng)建模與成像定位誤差影響因素精度優(yōu)化方案;提出了非合作目標成像仿真系統(tǒng)集成與應

3、用方案。
　　在目標光學特性計算建模方面,提出了一種基于標準幾何體簡化與二次曲面網(wǎng)格化建模的體目標幾何結(jié)構重建與面元網(wǎng)格化快速建模方法;為提高建模精度,提出了基于初始圖形交互標準(IGES)的目標幾何結(jié)構解析與非均勻有理 B樣條目標結(jié)構重建方法,在此基礎上實現(xiàn)了基于 Delaunay三角剖分的目標表面面元網(wǎng)格化建模;結(jié)合目標表面材料光學特性計算模型,提出了基于面元算子的目標光學特性計算方法,實現(xiàn)了目標光學特性的工程化計算。

4、　　在目標光學特性計算模型校驗方面,針對典型的復雜目標,設計了目標光學特性計算模型校驗方案;設計并搭建了目標縮比模型實驗測量系統(tǒng),實現(xiàn)了目標表面材料、目標子結(jié)構、整體結(jié)構的分步實驗測量;提出了基于牛頓-拉普森迭代的目標光學特性模型參數(shù)校正方法;基于分步實驗測量的結(jié)果實現(xiàn)了復雜目標光學特性計算模型的分步校驗。
　　在動目標光學測量系統(tǒng)成像定位建模方面,通過對典型光學測量系統(tǒng)成像鏈路的分解,建立了光學測量系統(tǒng)通用成像變換模型,在此基礎

5、上建立了動目標光學測量系統(tǒng)成像定位模型;基于動坐標系與參考系的相對運動關系,建立了成像測量系統(tǒng)像移速度模型;基于有限差分數(shù)值計算方法,實現(xiàn)了測量系統(tǒng)模型狀態(tài)參量靈敏度與成像定位誤差的數(shù)值計算與分析。
　　在成像定位精度優(yōu)化分配方面,采用測量系統(tǒng)成像定位誤差作為優(yōu)化目標函數(shù),基于靈敏度線性加權,提出了單參數(shù)、雙參數(shù)與多參數(shù)成像定位精度優(yōu)化方法;針對多參數(shù)優(yōu)化的情況,基于基于切向跟蹤算法與代價函數(shù)的優(yōu)化方法,實現(xiàn)了成像定位精度的快速優(yōu)