[发明专利]一种星上运动部件监视相机的布局方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天器上用于监视运动部件运动过程的监视相机的布局方法。

背景技术

随着通信卫星技术的发展，各种大型可展开运动部件被越来越多的应用于通信卫星，而这些大型星上运动部件往往需要多个步骤才能展开到位，在轨展开过程复杂，技术难度较大。为了降低运动部件展开过程的风险，提高对异常情况的处理能力，通信卫星设置了监视子系统，用于监视运动部件的展开过程，并辅助地面人员观察运动部件展开到位情况，同时在部件展开出现异常的情况下，通过监视子系统可以判断故障原因，为地面采取应急方案提供依据。

现有的针对星上敏感器的布局方法不能直观的呈现监视相机的成像画面，如果采用这种布局方法对监视相机进行定位布置，难以对运动部件的监视效果进行有效评估，同时不能满足监视相机的视场分析需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对星上敏感器的布局及视场分析方法难以满足监视相机布局需求的问题，提供了一种用于星上运动部件监视相机布局及视场分析的方法，通过建立监视相机虚拟视场直观的呈现监视对象的在轨成像画面，实现监视相机虚拟视场随动，方便的对相机视野进行调整，并进行视场分析及光照分析，对其监视效果进行评估，从而确定监视相机的星上安装位置。

本发明的技术解决方案是：一种星上运动部件监视相机的布局方法，包括如下步骤：

(1)确定监视相机的基本属性，包括监视相机的焦距、视场角、景深，以及监视相机虚拟视场的类型；

(2)确定监视相机坐标系原点相对于卫星机械坐标系原点的坐标值，从而确定监视相机的初始安装位置；

(3)在Catia Application中，通过对Cameras下的Camera3D对象进行访问，并按照步骤(1)和步骤(2)中确定的条件创建监视相机视场；

(4)根据目标监视部件的布局位置估计目标监视点的坐标位置，并作为目标监视点在卫星机械坐标系下的坐标位置初始值；

(5)在Catia Application中，对监视相机的视场指向进行调整，实现监视相机绕监视相机坐标系三个坐标轴的旋转，使监视相机视场范围能够覆盖目标监视部件及运动轨迹，并进入下一步；若监视相机的视场范围无法覆盖目标监视部件及运动轨迹，则返回步骤(4)重新估计目标监视点的坐标位置，直至监视相机的视场范围能够覆盖目标监视部件及运动轨迹后，进入下一步；

(6)在Catia Application中，通过访问光源对象，将光源定义为平行光源以模拟太阳光线，并对光源的位置进行编辑，模拟目标监视部件在轨展开时间段受太阳光照的情况，判断在步骤(5)确定的监视相机安装位置下视场光照条件是否满足监视相机的成像要求；若光照条件满足监视相机的成像要求则直接进入下一步，若光照条件不满足监视相机的成像要求，则返回步骤(2)重新确定监视相机的初始安装位置，直至光照条件满足监视相机的成像要求后进入下一步；

(7)通过读取Catia Application中所定义的相机坐标系属性，输出监视相机坐标系相对与卫星机械坐标系的安装矩阵，监视相机布局完成。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明方法改变了原有单纯依靠建立物理视场进行相机布局的方法，通过建立监视相机虚拟视场直观的呈现监视对象的在轨成像画面，实现了监视相机虚拟视场的随动，可方便的调整监视相机视场指向，实现监视相机三维模型与虚拟视场随动，完成监视相机布局，并自动输出最终监视相机的布局信息。在此过程中，可并行进行光照效果分析，对其监视效果进行评估，从而确定监视相机的星上安装位置，大幅提高了星上运动部件监视相机布局工作的效率和质量。

附图说明

图1为本发明坐标系的定义示意图；

图2为本发明方法的流程框图。

具体实施方式

如图1所示，以下首先给出几个坐标系的定义：

卫星机械坐标系定义如下：

坐标原点O_A：位于卫星下端框与运载火箭机械分离面内，与星箭对接框接口的理论圆心重合；

O_AX_A轴(卫星的滚动轴)：过原点O_A，与卫星东板理论法线方向平行，正方向与东板外法线方向一致；

O_AZ_A轴(卫星的偏航轴)：过原点O_A，与卫星承力筒轴线平行，正方向指向对地面方向；