林喆 何海燕 何林 康建兵

（北京空间机电研究所，北京 100076）

1 引言

对于高分辨率对地观测光学遥感系统，为了获取更高的地面空间分辨率，光学系统口径与焦距不断加大，这不但增加了制造、装配和发射的难度与成本，同时不可避免的有损于光机系统刚度，这样在空间微重力环境与各类星上运动执行机构（动量轮、太阳翼和天线指向机构等）的扰动作用下，会造成成像光轴与感光器件间发生频带较宽的颤振，降低了光学系统成像传递函数，使得获取的图像存在运动模糊和畸变，严重影响了图像空间分辨率水平。光学稳像技术是一种用于实时补偿光路颤振对成像影响的有效方法[1-2]，在NASA的TRACE相机和Solar-B空间望远镜上均获得良好的应用效果[3]，已成为提升空间相机分辨率水平的核心技术之一。

本文针对光学稳像系统，分析了系统对入射光束颤振的抑制性能，以及颤振抑制性能与像移校正机构动态特性和像移测量时延间的约束关系。在此基础上，进一步给出了基于出射光路颤振最小方差的控制器设计原则，完成了系统的优化设计，并通过试验验证了文中结论的有效性。

2 光学稳像系统的控制回路模型

典型的光学稳像系统回路主要由像移探测传感器、像移校正组件和像移补偿控制器3部分组成[2]，如图1所示。

图1 光学稳像系统原理框图Fig.1 Sketch map of optical image stabilization components

像移探测传感器用于实时测量光路中的运动分量[4]。为了有效校正成像光束在主成像积分时间内的运动，像移探测传感器对像移运动的探测周期应远小于主成像积分时间，其对像移的测量精度应高于像移补偿精度要求。……