本文選題：遙感相機(jī) + 主控系統(tǒng)��； 參考：《中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)》2016年博士論文

【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,對空間相機(jī)遙感成像質(zhì)量提出了更高的要求。為了滿足高分辨率、寬視場的需求,使得相機(jī)焦距越來越長、體積越來越大、CCD數(shù)量越來越多、信息量越來越大,對于相機(jī)主控系統(tǒng)來說,其數(shù)據(jù)處理與控制工作也越來越復(fù)雜。由于我國大部分空間相機(jī)分辨率較低,主控系統(tǒng)的控制方法簡單,其工作方式通常都是由地面控制中心對衛(wèi)星下傳的遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行人工判讀,根據(jù)判讀結(jié)果檢查相機(jī)狀態(tài)的正確性,然后再經(jīng)過地面控制中心發(fā)送遙控指令,控制相機(jī)的成像工作,進(jìn)而耗費較多的人力資源。隨著高分辨率、寬視場相機(jī)的發(fā)展與需求,數(shù)據(jù)信息量加大,控制愈加復(fù)雜,傳統(tǒng)的人工判讀方法存在誤判、漏判的風(fēng)險。同時,如果相機(jī)在軌工作期間出現(xiàn)故障,不能及時有效的處理,相機(jī)只能帶病生存,給設(shè)備帶來局部乃至整體毀壞的隱患。因此有必要開展空間相機(jī)主控系統(tǒng)的控制策略研究,即在主控系統(tǒng)完成以往正常工作的基礎(chǔ)上,同時能夠具有自主處理功能,提高系統(tǒng)可靠性。本文調(diào)研了國內(nèi)、外空間相機(jī)的技術(shù)發(fā)展,以及自動控制技術(shù)在空間相機(jī)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀,結(jié)合在研某型號高分辨率離軸詳查相機(jī)項目,根據(jù)空間相機(jī)控制系統(tǒng)的工作特性,開展了控制策略相關(guān)技術(shù)研究。論文主要內(nèi)容如下:分析了空間相機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能和星上工作時的主要任務(wù),設(shè)計了控制系統(tǒng)與子系統(tǒng)以及衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議格式,為確�？臻g相機(jī)主控系統(tǒng)的控制策略實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。針對空間相機(jī)數(shù)據(jù)信息量不斷增多,為滿足在軌工作實時性要求,提出了基于離散型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的遙測數(shù)據(jù)處理方法并對其進(jìn)行算法改進(jìn)。利用離散型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)想記憶能力,判斷遙測數(shù)據(jù)是否異常,主控系統(tǒng)根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行故障等級劃分,結(jié)合故障等級,動態(tài)調(diào)整神經(jīng)單元。有效地縮短了通訊周期,提高了數(shù)據(jù)分析的處理速度。為提高空間相機(jī)的可靠性,使相機(jī)具有自主控制能力,提出了基于分層遞階智能控制的遙控指令處理方法。首先識別遙測數(shù)據(jù)故障等級;然后結(jié)合遙控指令對故障單元進(jìn)行針對性的隔離、監(jiān)測或恢復(fù)處理。增強(qiáng)了相機(jī)快速響應(yīng)處理能力,提高了設(shè)備的安全性。為簡化設(shè)計過程,進(jìn)行了空間相機(jī)主控系統(tǒng)的硬件電路模塊化設(shè)計。便于電路的重利用,縮短了單板設(shè)計周期。通過實驗對主控系統(tǒng)的控制策略方法進(jìn)行測試。實驗結(jié)果表明,運用本文的策略方法,不僅可以減輕人工判讀的負(fù)擔(dān),提高遙測數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性,更重要的是能根據(jù)判讀的結(jié)果進(jìn)行有針對性的故障隔離與恢復(fù),確�？臻g相機(jī)在軌工作期間的穩(wěn)定與可靠,為相機(jī)順利、圓滿完成在軌成像任務(wù)提供了保障。系統(tǒng)待機(jī)運行周期為50ms,正常工作所需時間為150ms,運行時間短,處理速度快,具有實際的意義與應(yīng)用價值。
[Abstract]:With the rapid development of modern science and technology, the quality of remote sensing imaging of space camera is required higher. In order to meet the demand of high resolution and wide field of view, the focus of camera becomes longer and longer, the number of CCD is more and more, and the amount of information is more and more. For the main control system of camera, the data processing and control work is becoming more and more complicated. Because the resolution of most space cameras in our country is low and the control method of the main control system is simple, its working mode is usually interpreted manually by the ground control center to the telemetry data transmitted down by the satellite. The state of the camera is checked according to the interpretation result, and then the remote control command is sent through the ground control center to control the imaging of the camera, thus consuming more human resources. With the development and demand of high resolution, wide field of view camera, the amount of data information increases and the control becomes more and more complicated. The traditional manual interpretation method has the risk of misjudgment and missed judgment. At the same time, if the camera in orbit during work failure, can not be timely and effective treatment, the camera can only live with disease, to the equipment and even the whole destruction of the hidden danger. Therefore, it is necessary to study the control strategy of the main control system of space camera, that is, on the basis of the normal work of the main control system in the past, it can have the function of autonomous processing and improve the reliability of the system at the same time. This paper investigates the technical development of domestic and foreign space cameras, and the application status of automatic control technology in the field of space camera control. According to the working characteristics of the space camera control system, the related technology of the control strategy is studied. The main contents of the thesis are as follows: the main functions of the space camera control system and the main tasks of the onboard operation are analyzed, and the data transmission protocol format of the control system, subsystem and satellite is designed. It lays a foundation for the realization of the control strategy of the main control system of space camera. In order to meet the real-time requirement of on-orbit operation, a remote sensing data processing method based on discrete Hopfield neural network is proposed and its algorithm is improved. The associative memory ability of discrete Hopfield neural network is used to judge whether the telemetry data is abnormal or not. The main control system classifies the fault grades according to the judging results and adjusts the neural unit dynamically according to the fault level. The communication cycle is shortened effectively and the processing speed of data analysis is improved. In order to improve the reliability of space camera and make the camera have the ability of autonomous control, a remote command processing method based on hierarchical intelligent control is proposed. First, the fault level of telemetry data is identified, and then the fault unit is isolated, monitored or recovered in combination with remote control instructions. The fast response processing ability of the camera is enhanced, and the security of the equipment is improved. In order to simplify the design process, the modularization design of hardware circuit of the main control system of space camera is carried out. It is easy to reuse the circuit and shorten the design cycle of single board. The control strategy of the main control system is tested by experiments. The experimental results show that the proposed method can not only reduce the burden of manual interpretation, but also improve the accuracy of telemetry data analysis. It ensures the stability and reliability of the space camera in orbit, which provides the guarantee for the camera to complete the imaging in orbit successfully. The standby running period of the system is 50 Ms, the normal working time is 150 Ms, the running time is short, the processing speed is fast, and it has practical significance and application value.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V445.8

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本文編號：1807793