航空遥感系统减振平台结构设计与主动减振方法研究.pdf

摘要

摘要

航空遥感系统被广泛应用于军事侦察、地形测绘、灾害监测等领域。航空相机作

为航空遥感系统的主要组成部分，其成像质量是探测结果的重要指标。航空相机在执

行航拍任务过程中，载机振动是降低航空相机成像质量重要因素之一。抑制振动对航

空相机成像质量的影响是航空遥感领域重要的研究方向。因此，本文以TDICCD航

空相机为研究对象，研究了振动对航空相机成像质量的影响，通过对航空相机视轴指

向误差的分析，设计了航空遥感系统减振平台，建立了一种主动减振方法，并进行了

实验研究。

首先，对载机振动视轴指向误差进行建模与分析。研究载机振动对航空相机视轴

指向的影响，以线振动、角振动空间坐标变换模型为基础，建立复合式视轴指向模型，

并对载机振动引起的视轴指向误差进行仿真分析，为减振平台的设计提供理论基础。

其次，以航空相机视轴指向模型为基础，设计航空遥感系统减振平台的三维模型，

模型采用多级柔性铰链结构作为连接部件，深入研究柔性铰链中椭圆弧长半轴、短半

轴、最小厚度等参数变化对航空遥感系统减振平台固有频率的影响，设计适用于航空

遥感系统的减振平台。

然后，基于BP神经网络算法设计了一种主动减振方法，并采用麻雀有哪些信誉好的足球投注网站算法进

行了参数优化。利用该方法对实际载机振动数据进行训练与预测、将预测信号作为减

振平台致动器的输入参考信号，实现载机振动的主动抑制。通过仿真分析对比了优化

前后主动减振方法的预测结果，结果表明优化后减振方法的准确性与收敛速度明显提

升。

最后，为了验证减振平台的减振效果，提出一种基于图像宽度变化的长焦距线阵

航空相机地面检测方法。该方法以TDICCD航空相机成像结果为基础，采集分划板

光条图像，建立振动影响下的图像质量评价模型，并基于该模型验证了平台的减振效

果。实验结果表明，航空遥感系统减振平台显著降低了振动对航空相机成像质量造成

的影响。

本文建立了复合式载机振动视轴指向误差模型，并以此为基础设计了航空遥感系

统减振平台，通过仿真分析与实验测试，验证了减振平台的可靠性。针对所设计的减

振平台建立了基于BP神经网络的主动减振方法，并采用麻雀有哪些信誉好的足球投注网站算法优化了初始权

值、阈值。提出一种基于图像宽度变化的长焦距线阵航空相机地面检测方法，通过该

方法对减振平台进行了性能测试。实验结果表明，在振动条件为100Hz~200Hz、航空

相机采样频率为5000Hz时，最大角振动幅值降低了80%，实现了主动抑振。

I

目录

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摘要I

AbstractIII

第1章绪论1

1.1课题背景及研究的目的和意义1

1.2减振装置研究现状1

1.2.1航空遥感系统减振装置的起源与分类1

1.2.2国外减振装置研究现状2

1.2.3国内减振装置研究现状4

1.3主动减振方法研究现状7

1.3.1BP神经网络的研究现状7

1.3.2麻雀所搜算法的研究现状8

1.4影响航空遥感系统性能的因素9

1.5振动对航空遥感系统的影响9

1.6本文的主要研究内容10

第2章载机振动视轴指向误差建模12

2.1载机振动坐标变换模型13

2.1.1角振动坐标变换模型13

2.1.2线振动坐标变换模型15

2.2复合式视轴指向模型及分析17

2.2.1视轴指向空间坐标模型17

2.2.2振动对航空相机视轴指向的影响17

2.3本章小结20

第3章航空遥感系统减振平台设计及有限元分析21

3.1航空遥感系统减振平台的设计21

3.1.1航空遥感系统减振平台工作原理21

3.1.2航空遥感系统减振平台控制原理22

3.1.3航空遥感系统减振平台建模22

3.2航空遥感系统减振平台空间运动模型23

3.3航