[發(fā)明專利]空間相機(jī)對地面異形條帶目標(biāo)拍攝的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210171386.3
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102706330A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐抒巖;李偉雄;李光鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 南小平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間相機(jī)對地面異形條帶目標(biāo)拍攝的方法，屬于航天遙感器電子學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

空間相機(jī)在情報搜查、國防監(jiān)測、目標(biāo)變化檢測、精確測圖和目標(biāo)指引等方面有巨大的應(yīng)用價值。因此長期以來，歐美發(fā)達(dá)國家投入大量國力積極開展空間相機(jī)的研制工作。高分辨率敏捷空間相機(jī)作為一種新興的空間相機(jī)，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，尤其是在對危機(jī)和重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)探測任務(wù)中，有著其它空間相機(jī)都不可取代作用。

高分辨率敏捷空間相機(jī)主要使用TDI?CCD探測器，該器件延時積分特點(diǎn)使得其能對同一目標(biāo)多次曝光產(chǎn)生的電荷進(jìn)行累積，從而獲得高信噪比的遙感圖像。但TDI?CCD探測器要求在積分時間內(nèi)探測目標(biāo)通過相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)在焦平面探測器上所成的像的移動速度和TDI?CCD探測器電荷移動速度必須嚴(yán)格匹配。

由于TDI?CCD探測器上述匹配誤差以及空間相機(jī)焦平面調(diào)整能力的限制，目前國內(nèi)外已成功研制的高分辨率敏捷空間相機(jī)都要求衛(wèi)星在穩(wěn)定姿態(tài)下（即姿態(tài)速率控制在姿態(tài)穩(wěn)定度范圍內(nèi)）成像。在這種成像方式下，空間相機(jī)推掃出的地面條帶，條帶走向與衛(wèi)星軌道飛行方向一致。而大部分條帶目標(biāo)的走向和衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定時空間相機(jī)推掃方向是不一致的，且走向是變化的，定義這類目標(biāo)為異形條帶目標(biāo)，異形條帶目標(biāo)探測在軍事和民用上都有很重要的需求，只有衛(wèi)星側(cè)擺速率和空間相機(jī)偏流角相匹配時，才能很好的控制空間相機(jī)地面推掃條帶的走向，完整的探測異形條帶目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高分辨率敏捷空間相機(jī)對地面異形條帶目標(biāo)拍攝的方法，通過該方法可完成對軌道方向夾角實(shí)時變化的異形條帶目標(biāo)的探測任務(wù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明空間相機(jī)對地面異形條帶目標(biāo)拍攝的方法：

步驟一：根據(jù)衛(wèi)星的側(cè)擺角的最大加速度和空間相機(jī)偏流機(jī)構(gòu)調(diào)整的最大速度，確定空間相機(jī)對地面推掃條帶走向的允許變化率；

步驟二：根據(jù)所要拍攝的異形條帶形狀以及空間相機(jī)對地面推掃條帶走向的允許變化率，擬合出空間相機(jī)對地面推掃條帶軌跡；

步驟三：在到達(dá)目標(biāo)前，衛(wèi)星調(diào)整側(cè)擺角保證空間相機(jī)視線在拍攝時刻指向擬合出的空間相機(jī)對地面推掃條帶軌跡的起始位置；

步驟四：空間相機(jī)視線到達(dá)擬合出的地面推掃條帶軌跡的起始位置前，根據(jù)衛(wèi)星平臺參數(shù)，調(diào)整空間相機(jī)偏流機(jī)構(gòu)，使空間相機(jī)視線方向與擬合出的空間相機(jī)對地面推掃條帶軌跡的起始點(diǎn)切線方向一致；

步驟五：當(dāng)空間相機(jī)視線指向擬合出的地面推掃條帶軌跡的起始位置時，空間相機(jī)開始拍攝；

步驟六：在拍攝過程中，根據(jù)擬合出的地面推掃條帶軌跡的當(dāng)前位置和走向以及衛(wèi)星的平臺參數(shù)，實(shí)時計算出空間相機(jī)偏流角和衛(wèi)星的側(cè)擺角速度，衛(wèi)星按照計算出的側(cè)擺速度實(shí)時調(diào)整側(cè)擺角速度，空間相機(jī)根據(jù)計算出的偏流角實(shí)時調(diào)整偏流機(jī)構(gòu)；

步驟七：拍攝到擬合出的地面推掃條帶軌跡的終點(diǎn)時，空間相機(jī)停止拍攝，衛(wèi)星的側(cè)擺角速率逐漸減小到0，整個拍攝過程結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果是：空間相機(jī)偏流機(jī)構(gòu)的大幅度高精度的旋轉(zhuǎn)，降低了空間相機(jī)在成像過程中對衛(wèi)星偏航姿態(tài)的要求，并且能夠完成對與衛(wèi)星軌跡有大角度夾角的地面異形條帶目標(biāo)的探測；本發(fā)明方法通過邊調(diào)姿邊成像技術(shù)在單軌內(nèi)實(shí)現(xiàn)對地面異形條帶目標(biāo)完全的覆蓋，大大減少拍攝圖像的數(shù)據(jù)量，減輕了衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

附圖說明

圖1是衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動示意圖；

圖2空間相機(jī)與軌道方向夾角實(shí)時變化的異型條帶目標(biāo)拍攝示意圖；

圖3本發(fā)明空間相機(jī)對地面異形條帶目標(biāo)拍攝的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

空間相機(jī)焦面TDI?CCD探測器正常成像必須滿足TDI?CCD探測器的匹配誤差的要求，而空間相機(jī)在軌工作時，由于衛(wèi)星軌道參數(shù)和姿態(tài)參數(shù)、地球自轉(zhuǎn)、以及相機(jī)自身參數(shù)等影響，使探測目標(biāo)的像的移動速度與TDI?CCD探測器的電荷轉(zhuǎn)移速度不一致，TDI?CCD探測器可以控制電荷的轉(zhuǎn)移速度去匹配像的移動速度，但卻不能改變電荷轉(zhuǎn)移的方向，因此這兩個速度間往往存在一個角度，即偏流角。偏流角決定了空間相機(jī)在地球表面推掃的方向，控制偏流角即可以控制探測的地面條帶目標(biāo)與衛(wèi)星在地球表面投影圓的夾角。