[發明專利]一種航空遙感相機穩定平臺控制系統

在審

• 申請號: 202210679411.2
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN115065275A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 周大立;王曉東
• 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: H02P5/46
• 分類號: H02P5/46;H02K11/27;H02K11/33;G01C21/18;H04N5/232
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 孟潔

本發明涉及航空遙感成像技術領域，具體涉及一種航空遙感相機穩定平臺控制系統，為保證相機成像質量，需要在載體飛機姿態變化條件下對相機姿態進行校正，保證其在慣性空間的穩定性。通過姿態測量單元感知飛機載體的三種姿態位置變化，同時通過陀螺感知航向軸電機、俯仰軸電機及橫滾軸電機的慣性空間角速率；通過接口擴展FPGA模塊將感知的數據傳輸至主控制器，在主控制器內完成閉環控制算法并生成電機驅動信號，通過光耦隔離與電機驅動器完成對航向軸電機、俯仰軸電機及橫滾軸電機的驅動，進而完成位置環及速度環的閉環反饋控制，實現相機的慣性空間穩定。

技術領域

本發明涉及航空遙感成像技術領域，具體而言，涉及一種航空遙感相機穩定平臺控制系統。

背景技術

在成像過程中，由于機載平臺姿態(偏航、俯仰、橫滾)變化，將導致相機成像質量下降，這種影響主要表現在相機連續成像時。飛機姿態變化會造成地面成像條帶扭曲，在TDI CCD探測器的行和列兩個方向產生像移。例如，飛機俯仰姿態變化會產生行方向像移，橫滾姿態變化會產生列方向像移，偏航姿態變化同時產生行與列方向的像移。同時飛機橫滾姿態變化還會導致相機傾斜，進而造成成像偏離目標區域。在基于速高比的前向像移補償過程中，當飛機姿態角發生變化時，會造成理論計算像移補償速度與實際所需像移補償速度之間存在偏差，且姿態角變化越大，像移補償偏差越大，從而導致成像分辨率下降。

因此，現有技術還存在缺陷，有待于進一步發展。

發明內容

本發明實施例提供了一種航空遙感相機穩定平臺控制系統，以至少解決現有飛機姿態變化時，導致相機成像質量下降，從而導致成像分辨率下降的問題。

根據本發明的一實施例，提供了一種航空遙感相機穩定平臺控制系統，包括：

主控制器，與相機控制器通訊連接，接收控制指令并進行狀態反饋；

接口擴展FPGA模塊，接口擴展PFGA模塊上連接有編碼器、陀螺及姿態測量單元，接口擴展PFGA模塊從編碼器、陀螺及姿態測量單元上采集數據并傳輸至主控制器；其中，陀螺包括航向軸陀螺、俯仰軸陀螺、橫滾軸陀螺，編碼器包航橫向軸編碼器、俯仰軸編碼器及橫滾軸編碼器；

電機驅動器，與主控制器連接，主控制器通過電機驅動器驅動飛機的電機；其中，飛機的電機包括航向軸電機、俯仰軸電機及橫滾軸電機，航向軸電機、俯仰軸電機及橫滾軸電機各自配有一個電機驅動器；

霍爾電流傳感器，用于檢測繞組電流及電阻分壓方式監測母線電壓；

ADC轉換器，與接口擴展FPGA模塊及霍爾電流傳感器連接，用于將霍爾電流傳感器檢測的電流及電壓數據經過接口擴展FPGA模塊傳輸給主控制器；

主控制器完成閉環控制算法并生成電機驅動信號，主控制器與電機驅動器光耦隔離，通過光耦隔離與電機驅動器實現對各航向軸電機、俯仰軸電機及橫滾軸電機的驅動。

進一步地，穩定平臺控制系統還包括：

電源變換單元，與相機控制器連接，相機控制器為穩定平臺控制系統提供彼此隔離的功率電源及信號電源；

電源變換單元用于將信號電源中的數字電源轉換為穩定平臺控制系統所需的多種數字電源。

進一步地，主控制器與相機控制器通過RS-422接口連接。

進一步地，主控制器包括:

控制指令解析狀態反饋模塊，用于接收相機控制器的控制指令并其進行狀態反饋；

閉環控制算法模塊，用于完成閉環控制算法，其中包括完成航向軸電機、俯仰軸電機及橫滾軸電機各自的位置環、速度環及電流環閉環控制；

XINTF接口，與接口擴展FPGA連接，用于與接口擴展FPGA進行數據傳輸。