基于临空无人机位姿运动估计的无缝扫描成像控制

我国致力于建设基于空间卫星、飞艇和飞机的高分辨率对地观测系统,远距离高分辨大视场成像技术在深空、临空探测领域具有重要意义,为实现高分辨宽视场无缝成像,本文提出一种基于临空无人机位姿运动估计的无缝扫描成像控制算法。首先,根据临空探测器成像系统的成像方式及工作原理,建立图像与地面场景映射模型,对序列图像对应的地面区域中心地理信息进行解算,并建立补偿机构的解算模型。然后,针对成像方式的特点,利用多步卡尔曼滤波算法对载机的位姿进行估计,将估计数据带入补偿机构解算模型,使指令计算数值逐次逼近实际值。最后,再采用多步卡尔曼滤波算法对模型进行仿真,结果显示对临空无人机的姿态单步估计误差不大于0.1°,位置误差不大于5 m。实际飞行试验结果表明,本文方法的帧间重叠度控制误差不大于8%,能够有效实现高分辨宽视场无缝成像,该方法为进一步探索深空领域的应用提供基础。