動目標(biāo)光學(xué)測量系統(tǒng)成像仿真關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、運動目標(biāo)光學(xué)成像測量是空間目標(biāo)交會對接、光學(xué)遙感與測繪、天基目標(biāo)監(jiān)視等應(yīng)用過程中的共性問題。開展光學(xué)成像測量系統(tǒng)的研究工作,對成像鏈路、子系統(tǒng)進(jìn)行分析與建模,實現(xiàn)動目標(biāo)光學(xué)載荷成像仿真,作為系統(tǒng)分析設(shè)計、測試評估的技術(shù)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(xué)載荷設(shè)計、研制與評估的需求,對動目標(biāo)光學(xué)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(xué)載荷的指標(biāo)論證、性能仿真與測試評估等總

2、體工作提供理論與技術(shù)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(biāo)光學(xué)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(gòu)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(jìn)行了總體設(shè)計;分析了目標(biāo)光學(xué)特性的主要影響因素,給出了目標(biāo)光學(xué)特性建模方案;分析了光學(xué)載荷動目標(biāo)成像測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu),確定了光學(xué)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(biāo)成像仿真系統(tǒng)集成與應(yīng)

3、用方案。
　　在目標(biāo)光學(xué)特性計算建模方面,提出了一種基于標(biāo)準(zhǔn)幾何體簡化與二次曲面網(wǎng)格化建模的體目標(biāo)幾何結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)(IGES)的目標(biāo)幾何結(jié)構(gòu)解析與非均勻有理 B樣條目標(biāo)結(jié)構(gòu)重建方法,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了基于 Delaunay三角剖分的目標(biāo)表面面元網(wǎng)格化建模;結(jié)合目標(biāo)表面材料光學(xué)特性計算模型,提出了基于面元算子的目標(biāo)光學(xué)特性計算方法,實現(xiàn)了目標(biāo)光學(xué)特性的工程化計算。

4、　　在目標(biāo)光學(xué)特性計算模型校驗方面,針對典型的復(fù)雜目標(biāo),設(shè)計了目標(biāo)光學(xué)特性計算模型校驗方案;設(shè)計并搭建了目標(biāo)縮比模型實驗測量系統(tǒng),實現(xiàn)了目標(biāo)表面材料、目標(biāo)子結(jié)構(gòu)、整體結(jié)構(gòu)的分步實驗測量;提出了基于牛頓-拉普森迭代的目標(biāo)光學(xué)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(fù)雜目標(biāo)光學(xué)特性計算模型的分步校驗。
　　在動目標(biāo)光學(xué)測量系統(tǒng)成像定位建模方面,通過對典型光學(xué)測量系統(tǒng)成像鏈路的分解,建立了光學(xué)測量系統(tǒng)通用成像變換模型,在此基礎(chǔ)

5、上建立了動目標(biāo)光學(xué)測量系統(tǒng)成像定位模型;基于動坐標(biāo)系與參考系的相對運動關(guān)系,建立了成像測量系統(tǒng)像移速度模型;基于有限差分?jǐn)?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(biāo)函數(shù),基于靈敏度線性加權(quán),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)