[发明专利]空间相机温度自动调焦系统

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天相机调焦控制技术领域，特别是一种空间相机温度自动调焦系统。

背景技术

空间相机在气象、测绘、军事、地球资源勘测等领域发挥着重要作用，保证空间相机的成像质量，使得相机焦面始终处在最佳摄像位置，是获得高清晰度图像的重要环节。空间相机在轨运行过程中，周围环境的温度变化，相机工作产生的热量，都会影响相机机构的相对位置，使相机的光学系统产生一定的离焦，影响相机的成像质量。

对于目前的空间相机，由于温度影响造成的空间相机离焦，解决方法有两种：主动热控和焦面调整。

主动热控是通过调整相机的温度，间接调整相机的焦面。缺点是所需时间长，相机在最佳摄像地点时，焦面可能无法调整到最佳焦面位置；对于周围环境温度变化大的情况，较难或无法实现对相机温度的有效控制。

焦面调整是由地面人员判断相机是否离焦，并计算相机的离焦量，通过卫星有效载荷数据处理单元将相机的离焦量和调焦控制命令传输给相机调焦控制系统，由相机调焦控制系统将相机焦面调整到最佳的摄像位置。缺点是相机离焦的判断复杂，需要地面人员判读；光学系统离焦的补偿不及时，经过数据下传至地面、相机离焦判断、离焦量计算、调焦命令和离焦量传输、焦面调整，时间较长；光学系统离焦补偿不连续；光学系统离焦补偿后误差可能较大，由于离焦补偿不及时，最佳焦面位置可能变化，使焦面调整后也不在最佳位置。

因此，研制出一种新型的能够根据温度状况自动调焦的空间相机控制系统势在必行。

发明内容

针对上述情况，为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的就在于提供一种空间相机温度自动调焦系统，可以有效解决控制时间长、控制效果有限、需要人工辅助、离焦补偿不连续、误差大的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是，空间相机温度自动调焦系统，包括系统控制器、调焦执行单元、调焦编码器和温度采集单元，所说的温度采集单元与系统控制器相连，温度采集单元将采集到的相机温度信号传递给系统控制器；所说的系统控制器与调焦执行单元、调焦编码器相连，调焦编码器将当前相机的焦面位置信号传递给系统控制器，系统控制器将接收的焦面位置信号和相机温度信号进行处理得到电机控制信号并传递给调焦执行单元。

本发明简化了对相机光学系统离焦的判断，实现了自动实时判断，避免了将图像数据、温度数据下传至地面，由地面人员判读相机光学系统是否离焦；光学系统离焦补偿及时，实现了自动实时补偿，省去了对下传数据、判断相机离焦、计算离焦量、传输离焦量与调焦命令的处理，避免了由于离焦补偿不及时，焦面调整后不在最佳位置的错误调整；实现了光学系统连续长期的离焦补偿，优化了目前空间相机一次判断一次调整，控制不连续的缺点；光学系统离焦补偿精度高，相机光学系统离焦后可及时识别和补偿，实现温度与焦面、电机与编码器的闭环调整。

附图说明

图1是本发明的空间相机温度自动调焦系统的结构框图。

图2是本发明的相机焦面位置与相机温度的对应关系图。

图3是本发明的空间相机温度自动调焦系统的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1所示，本发明的空间相机温度自动调焦系统，其特征在于，包括系统控制器、调焦执行单元、调焦编码器和温度采集单元，所说的温度采集单元与系统控制器相连，温度采集单元将采集到的相机温度信号传递给系统控制器；所说的系统控制器与调焦执行单元、调焦编码器相连，调焦编码器将当前相机的焦面位置信号传递给系统控制器，系统控制器将接收的焦面位置信号和相机温度信号进行处理得到电机控制信号并传递给调焦执行单元。

所说的调焦执行单元包括调焦电机和调焦机构，所说的系统控制器与调焦电机相连，系统控制器将电机控制信号传递给调焦电机；调焦电机与调焦机构相连，调焦电机根据电机控制信号驱动调焦机构对相机进行调焦。

本发明中的系统控制器采用微处理器SMJ320C30。

由图1所示，本发明的空间相机温度自动调焦系统的组成如下：

(1)系统组成包括：系统控制器、调焦编码器、调焦电机、调焦机构、温度采集单元。

(2)系统控制器负责周期采集相机各个位置的温度，根据温度计算最佳焦面位置，控制调焦电机驱动调焦机构将焦面调整到最佳焦面位置，温度采集和最佳焦面计算周期为T。

(3)采用编码器作为焦面位置的测量器，系统控制器与编码器之间采用串行通讯协议，对串行通讯信号进行差分，提高串行通讯的抗干扰能力和可靠性。