空间光学相机成像仿真系统设计与实现

发布时间：2024-05-07 22:31

　　目前相机成像仿真研究存在成像模型少、覆盖不全的问题,难以满足相机在复杂观测条件下的仿真需求。因此提出一种基于卫星工具包(Satellite Tool Kit,STK)与开源场景图形(Open Scene Graph,OSG)相结合的空间光学相机成像仿真方案。使用STK建立被观测目标与相机的轨道参数,通过数据导入,创建被观测目标表面二维、三维景物信息;通过对多种影响模型分析研究,在OSG中创建影响模型,实现相机在复杂观测条件下的成像过程仿真;利用分布式技术设计系统结构,分模块完成整个仿真系统的开发。实验结果表明,该系统能为空间光学相机在复杂条件影响下的成像过程提供一个良好的仿真环境,为空间光学相机的设计、优化提供有力的数据支持。

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【部分图文】：

图1视景仿真流程图

地物环境创建模块的主要作用是生成火星表面三维景物信息。为实现卫星对火星表面视景的仿真模拟，将收集的火星影像与地形数据导入STK，使用STK仿真的相关功能迅速准确地确定卫星在轨运行任意时刻的位置，根据相机的视场显示卫星星下点成像覆盖区域，确定光学相机成像可视区域的经纬度范围，并显示....

图2成像影响模型

模拟的火星地表景物经过一系列的链路环节投影至探测器成像焦面。这一过程中，会受到光学、电子学、信息传输与几何成像等综合影响。如图2所示，对这一系列影响因素按照性质分类，分为3大类，将其进行仿真建模。影响模型的创建在OSG中实现。利用OSG开源库的特性，可以自己添加不同的影响模型，使....

图3软件实现框图

基于仿真系统需要良好的人机交互界面、好的扩展性和复用性、仿真卫星实时运行状态以及火星表面具体细节仿真的要求，仿真系统采用分布式技术，分为3个模块独立进行开发。通过VisualStudio2017实现系统的人机交互界面以及系统各模块间的通讯功能；使用STK实现地物环境创建模块中....

图4仿真软件系统调试

软件的系统调试使用3台设备进行仿真验证。如图4所示，最左边的是地检设备，用于发送指令；中间是主控模拟模块，用于接收地检平台发送的指令，并转发数据给相机光学仿真图像生成模块；最右侧是相机光学仿真图像生成模块，模块接收姿轨参数及控制命令后，根据接收到的信息实时生成星下点对应的图像，在....

本文编号：3967085