[發明專利]球面P4異形LED地球目標動態模擬顯示方法及系統

有效

• 申請號: 201410182163.6
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103971606A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 楊秀彬;范國偉;常琳;戴路;金光
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G09F9/33
• 分類號: G09F9/33;G06F3/14
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明涉及光電成像技術領域，具體涉及球面P4異形LED顯示屏模擬航天TDICCD相機大角度機動成像過程中地球曲率和地物目標相對運動變化的顯示系統。

背景技術

空間光學遙感技術的研究是一項高風險、高投入、高度復雜而又高精度的系統工程，為保證空間光學相機成像性能，必須在地面進行全面、深入可靠的理論研究與物理仿真實驗研究。航天器在軌運行時繞地球中心旋轉飛行，對地成像過程中，存在衛星繞飛的相對運動，天體地球自轉運動以及地球球體形狀不規則等問題，地面仿真對地球成像實驗，動態靶標的真實可靠性成為地面物理仿真實驗的關鍵。

現階段航天TDICCD相機成像靶標系統均為靜態或動態平面的靶標系統，專利號CN201110087063.1，名稱為《基于LED顯示的光學靶標系統》的專利，涉及一種基于LED顯示的光學靶標系統，采用LED顯示器件取代傳統靶標的靶紙或靶布，可以隨時更改動態顯示內容而無需更換靶紙，靶板亮度高，還可以根據需要進行單色或彩色顯示，顯示精度可控，滿足儀器精度測試和目標識別跟蹤測試的需求。專利號CN201110445107.3，名稱為《一種TDICCD相機動態成像的模擬裝置》，裝置中面陣CCD相機對動態平面靶標面實時成像，并將成像結果通過無線局域網絡實時下傳至臺下仿真計算機，仿真計算機使用下傳的圖像及相應時刻的姿態信息，利用線陣推掃處理算法，可實現對不同級數TDICCD相機動態成像模擬。專利號CN200910093764.9，名稱為《一種自適應靶標裝置及實現方法》，多見于數碼跟蹤測量單元和靶標驅動單元與數據采集發送處理單元連接，靶標驅動單元與數碼跟蹤測量單元以遠程拍攝獲取圖像方式建立聯系，數碼跟蹤測量單元拍攝靶標驅動單元中帶有中心線結構特征的平面投影圖像，將帶有中心線結構特征的平面投影圖像發給數據采集發送處理單元；或電機帶動滾動式圖紙靶標恒定速度運動。專利號CN201110098357.4，名稱為《高精度光學動態靶標裝置》，涉及多功能復用激光自準直儀在模擬空間運動目標的同時，作為主動測角單元，結合外置固定參考反射鏡將光學動態靶標軸系的晃動轉換成二維角度的動態變化，在線測量由動態靶標軸系晃動引起的動態誤差量，計算機根據軸系晃動誤差實時修正光學動態靶標的靜態標定值，準確確定任意時刻動態靶標的空間角度。

上述技術方案只能針對動態平面成像目標進行地面物理仿真實驗，無法滿足衛星繞飛的相對運動與天體地球自轉運動合成的仿真實驗需求，不能解決航天TDICCD大角度機動成像的地球曲率和地物目標相對運動變化的問題。

發明內容

本發明為解決現有動態成像靶標系統的仿真實驗無法實現衛星繞飛的相對運動與天體地球自轉運動合成的仿真，為了克服現有航天TDICCD相機大角度成像地面仿真靶標無法模擬地球曲率與地物目標相對運動變化的技術問題，提供一種球面P4異形LED地球目標動態模擬顯示方法及系統。

球面P4異形LED地球目標動態模擬顯示方法，該方法由以下步驟實現：

步驟一、根據地球曲率半徑R對球面P4異形LED成像系統進行匹配計算，所述地球曲率縮放倍數為B，設定球面P4異形LED成像系統的曲率半徑r為：r＝R/B，

步驟二、設定球面P4異形LED顯示屏像素尺寸A和刈幅M×N，用下式表示為：

A＝a×L/f；

M＝2×L×tanθ；

式中，θ為TDICCD光學相機俯仰方向角度；為TDICCD光學相機側擺方向角度；L為物距；a為像元尺寸；f為相機焦距；

并根據步驟一所述的LED成像系統的曲率半徑r以及步驟二中的像素尺寸A，確定球面P4異形LED顯示屏的球面中心與邊緣之間的距離，用公式表示為：

dM＝r-r×cos(M/r/2)

dN＝r-r×cos(N/r/2)；

式中，dM為LED顯示屏寬度方向中心與邊緣尺寸的距離；dN為LED顯示屏長度方向中心與邊緣尺寸的距離；

步驟三、設定飛行器與地球的相對地速及LED靶標行轉移時間的關系為：

V＝a×F×L/f

T＝A×f/a/F/L；

式中，F為TDICCD光學相機的行轉移頻率，V為球面P4異形LED成像系統中動態圖像的運動速度，T為動態運動圖像經過球面P4異形LED每個像素的時間；