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本文针对我国下一代超光谱成像仪采用的运动补偿凝视成像技术进行了系统性的分析与研究。针对其低速高精度的控制特点,采用FPGA作为驱动、通信、控制的核心芯片,有限转角电机作为执行部件,感应同步器及旋转变压器作为反馈器件,实现了该技术所要求各项性能指标。
本文所完成的工作及创新点如下:
①在国内第一次实现了运动补偿这样一种变速扫描成像方式,延长了探测器的积分时间,有效的提高了光谱仪的分辨率。
②提出了双传感器测角方案,解决了航天用高精度角位置传感器中体积、可靠性、精度三者相互矛盾的问题;提出“专心”算法获取绝对角位置,可解决粗通道旋转变压器±0.5°以内的温漂问题。
③对感应同步器设计了新型的双SPWM波驱动的使用形式,解决了感应同步器军品级处理芯片缺乏的问题;
④提出“位置累积,滚动差分”算法,解决了低速控制中速度反馈精度问题,有效地提高了速度反馈精度。
实验结果表明,该扫描-指向机构能够实现运动补偿扫描技术所需要的各项指标要求。其中,角度测量精度达到±0.45";角度定位精度优于2";扫描机构可完成指定区域的变速补偿扫描,速度误差约为±4%。