高空平台成像与振动抑制联合实验验证

《IEEE/ASME Transactions on Mechatronics》：Experimental Validation of Combined Imaging and Vibration Mitigation for High-Altitude Platforms

　　摘要：对持续、高分辨率的空中监测的需求正在推动人们对高空伪卫星（HAPS）的兴趣，它们提供了一种比卫星更具成本效益且更灵活的替代方案。虽然 HAPS 平台提供了有价值的地球观测潜力，但由于其轻量化结构，选择光学传感器需要在分辨率和有效载荷限制之间取得平衡。我们提出了一种多学科概念，利用商用的、轻量高效的分布式相机网络，结合先进的图像处理和有源振动控制，来增强 HAPS 的地球观测能力。引入了一条超分辨率处理流程，其中来自单个相机的图像经过预处理后输入到超分辨率算法中。HAPS 平台的低结构刚度增加了它们对低频振动的敏感性，这必须通过有源控制来缓解，以保持成像性能。设计了一个标称 $H_\infty$ 混合灵敏度控制器，以抑制相机位置的共振峰值。该方法论在专为实时测试设计的简化机翼平台上进行了实验验证。基于九项指标的定量评估表明了图像质量的显著改善，突出了 $H_\infty$ 控制在减轻低频弹性模态并为超分辨率稳定平台方面的有效性。这些结果表明，轻量级商用传感器结合先进的图像处理和控制，可以为未来的 HAPS 遥感任务提供高质量成像。