In-flight Fokussierung einer dioptrischen Luftbildkamera für den Einsatz in der Stratosphäre

Abstract

Dioptrische Luftbildkamerasysteme auf hochfliegenden Plattformen (High-Altitude Platform - HAP) erfordern die Aufrechterhaltung des optischen Fokus während des Betriebs. Für konstruktiv nicht kompensierende Luftbildkamerasysteme kann dazu eine In-flight Fokussierung genutzt werden, welche auf Grundlage der Fokusbestimmung die notwendige Fokuseinstellung vornimmt.

In dieser Arbeit werden verschiedene Methoden zur Fokusbestimmung vorgestellt und hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit auf Luftbildkamerasysteme in der Stratosphäre untersucht. Dies erfolgt am Beispiel des vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten Luftbildkamerasystems MACS-HAP, welches zum aktuellen Zeitpunkt über die Möglichkeit zur Anpassung der Fokuseinstellung, jedoch nicht über eine Funktion zur Fokusbestimmung verfügt. Die vorgestellten Methoden umfassen die Nutzung optischer Sensorik, Modellsimulation und Bildverarbeitung. Unter den in dieser Arbeit getroffenen Annahmen wurde für MACS-HAP gezeigt, dass die Bildverarbeitungsmethoden, trotz der hohen Szenendynamik im maritimen Raum, hinreichend genaue Ergebnisse zur Fokusbestimmung liefern. Dies erlaubt die Fokusbestimmung ohne optische und mechanische Designanpassungen.

Diese Arbeit schlägt für die Fokussierung von MACS-HAP die Nutzung eines geschlossenen Regelkreises mit Vorsteuerung, unter Verwendung der Bildverarbeitung und der Modellsimulation vor.