[發明專利]一種控制系統與成像系統的匹配設計方法

有效

• 申請號: 201110370434.7
• 申請日: 2011-11-20
• 公開（公告）號: CN102494696B
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 劉興法;鄒華;杜俊峰;劉儒貞;包啟亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G05D3/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 顧煒;盧紀

1.一種控制系統與成像系統的匹配設計方法，其特征在于如下步驟：

（1）根據被測量目標得到目標的等效正弦信號θ_e(t)；

θ_e(t)＝θ_maxsin(w_et)

θmax=(θmaxv)2θmaxa]]>

we=θmaxaθmaxv]]>

目標相對光電跟蹤測量設備的最大角速度；

目標相對光電經緯儀的最大角加速度；

（2）根據成像系統的曝光時間t_e確定目標為低頻目標或高頻目標；

低頻目標：

te<2πwe]]>

高頻目標：

te≥2πwe]]>

（3）由初步設計的光電跟蹤測量設備的反饋控制系統求出對目標的跟蹤測量誤差； 跟蹤測量誤差E(s)與目標輸入信號R(s)之間的傳遞函數為：

E(s)=R(s)1+G(s)]]>

G(s)：控制系統的開環傳遞函數；

在頻域內表示為：

E(jwe)=R(jwe)1+G(jwe)]]>

在實際系統中，在圓周頻率w_e處的跟蹤誤差為：

e(we,t)=θmaxsin(wet)|1+G(jwe)|≈θmaxsin(wet)1+|G(jwe)|=θmax1+|G(jwe)|sin(wet)]]>

在圓周頻率w_e處的最大跟蹤誤差為：

emax(we)=θmax1+|G(jwe)|]]>

對于已設計好的控制系統，|G(jw_e)|是定值；

（4）當目標為低頻目標時，再結合初步設計的成像系統的曝光時間t_e及靜態下的空間 分辨率f_s，求出光電跟蹤測量設備動態分辨率的影響因子：

MTFlv(fs0)=MTFMTF0=|sin(πfs0vmaxte)πfs0vmaxte|=|sinc(πfs0vmaxte)|]]>

vmaxte=2emax(we)sin(wete2)]]>

MTF：光電跟蹤測量設備工作狀態下成像系統的調制傳遞函數；

MTF₀：靜態條件下成像系統調制傳遞函數；

f_s0：光電跟蹤測量設備在工作狀態下的空間分辨率;

要求f_s0v_maxt_e＜1與f_s0＜f_s，否則要對控制系統或成像系統進行重新設計，直至 f_s0v_maxt_e＜1且f_s0＜f_s；

（5）當目標為高頻目標時，再結合初步設計的成像系統靜態下的空間分辨率f_s，求出 光電跟蹤測量設備動態分辨率的影響因子：

MTF_hv(f_s0)＝|J₀(2πf_s0e_max(w_e))|

且要求與f_s0＜f_s，否則要對控制系統或成像系統進行重新設計，直至 且f_s0＜f_s；

J₀為零階Bessel函數；

（6）求取所設計成像系統的動態分辨率；

成像系統的分辨率為其MTF=a時所對應的空間分辨率f′_s0，a值與成像波段有關；

MTF(f′_s0)=a

（7）比較f′_s0與f_s0，并對控制系統與成像系統進行匹配設計；

f′_s0＜f_s0：提高控制系統在目標頻率處的開環增益或提高成像系統靜態條件下的空間分 辨率，直至f′_s0≈f_s0為止；

f′_s0＜f_s0：降低控制系統在目標頻率處的開環增益或降低成像系統靜態條件下的空間分 辨率，直至f′_s0≈f_s0為止；

f′_s0≈f_s0：對控制系統與成像系統的設計難度進行平衡；提高控制系統在目標頻率處的 開環增益并降低成像系統靜態條件下的空間分辨率，或降低控制系統在目標頻率處的開環增 益并提高成像系統靜態條件下的空間分辨率，調整過程中要保證f′_s0≈f_s0成立。

2.根據權利要求1所述的控制系統與成像系統的一種匹配設計方法，其特征在于：所 述的匹配設計把目標、光電跟蹤測量設備的控制系統及成像系統相聯系，實現了光電跟蹤測 量設備的控制系統與成像系統的一體化優化設計。