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申请/专利权人：北京信息科技大学

摘要：本发明公开了一种光纤组阵与空间几何的遥感卫星视轴指向测量方法，具体包括以下内容：根据FBG特性制备FBG传感器；基于逆有限元法的布设光纤光栅组阵；基于结构位移场的视轴指向重构算法。本发明结合了基于逆有限元算法与结构应变的三维位移场重建技术，与基于空间几何法和三维位移场的视轴指向重构。以FBG传感阵列的光谱数据作为输入，输出卫星的视轴指向，实现了遥感卫星视轴指向重构。使用上述方法作为，可以通过光纤光栅组阵测量卫星结构的应变，利用逆有限元算法建立卫星结构的三维位移场，结合三维位移场与空间几何法，重构卫星视轴指向，完成对相机光轴指向的实时监测。

主权项：1.一种光纤组阵与空间几何的遥感卫星视轴指向测量方法，其特征在于，具体包括以下内容：1、根据FBG特性制备FBG传感器；2、基于逆有限元法的布设光纤光栅组阵：建立有限元模型：首先需要建立与实际结构相对应的有限元模型，分析结构的力学特性，并根据求解问题构造力学模型；根据结构力学模型构造逆向单元，确定单元形状、节点数量和节点自由度，并推导单元形函数、应变-位移矩阵和单元刚度矩阵；定义逆问题：确定需要反推的未知参数，例如材料性质、边界条件；同时考虑观测数据的形式和位置；建立前向模型：基于已知的模型定义一个将未知参数映射到观测数据的前向模型；定义目标函数：根据观测数据和前向模型，构建一个目标函数；优化算法求解：使用优化算法最小化目标函数；3、基于结构位移场的视轴指向重构算法，具体包括：基板受温度与应力的影响产生变形，视为由多个离散曲面拼接而成的曲面；通过将整体曲面分解成三角形结构单元，构建三角网格模型，通过划分的三角形网格单元重构视轴指向；采用三角形网格质心到顶点的距离与顶点夹角加权平均的方式，计算曲面顶点法向量，其中质心与夹角加权计算法向量的公式为 式中，Bk为三角形单元fk上的中心到顶点vi的距离，γk为三角形单元fk在顶点vi处的内角，p1、p2分别是两个三角形单元中离vi最远的点；由逆有限元算法重构得出点V0～V7的三维坐标，组成的集合标记为{V}；基板边缘的通过螺丝穿孔连接外部支撑架上下的点，由于被螺丝固定且上下受支撑架夹住，难以形成形变，视为不发生形变的点，标记为P0～P7，共同组成不动点集合{P}；对于任意一个测点Vi，选取与其相邻的6个点，相邻点由集合{V}中的其他测点与集合{P}中的部分相近的点构成；其中邻近的点以测点为顶点，组成6个与测点Vi相邻的三角形单元；对于测点及其相邻三角形单元进行划分，根据各个点的三维坐标计算所需要的相邻矢量的夹角以及质心到顶点的距离；以夹角和质心到顶点的距离作为权，将各顶点法向量做矢量加和运算，计算出基板中心点的法向量，完成视轴指向重构。

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