[發(fā)明專利]靜止氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710349297.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN107329191B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂旺;王田野;王皓;信思博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): G01W1/18
• 分類號(hào): G01W1/18
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

1.一種靜止氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一，需要進(jìn)行成像系統(tǒng)光軸對(duì)準(zhǔn)，并開展圖像幀內(nèi)配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)；

步驟二，姿態(tài)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)某上裨囼?yàn)；

步驟三，恒星敏感的成像試驗(yàn)；

所述步驟一包括以下步驟：

步驟十一、建立整星成像試驗(yàn)狀態(tài)，用于通過衛(wèi)星支架調(diào)整使遙感儀器視線至水平，遙感儀器具備光學(xué)成像條件；

步驟十二、構(gòu)建地面光學(xué)成像試驗(yàn)系統(tǒng)，用平行光管、成像靶標(biāo)和積分球模擬衛(wèi)星對(duì)地成像目標(biāo)，其中平行光管用于模擬平行光，積分球?yàn)楣庠从糜谡{(diào)節(jié)目標(biāo)光強(qiáng)，成像靶標(biāo)作為已知成像目標(biāo)用于定量評(píng)估幀內(nèi)配準(zhǔn)精度，通過調(diào)整平行光管角度和位置將遙感儀器視軸與平行光管光軸對(duì)準(zhǔn)；

步驟十三、遙感儀器進(jìn)行小區(qū)域成像評(píng)估圖像配準(zhǔn)精度，南北鏡在赤道附近進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，東西向掃描鏡在-4.35°～4.35°范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)成像，以圖像中的相連兩個(gè)掃描行間條紋錯(cuò)位的像元個(gè)數(shù)作核圖像幀內(nèi)配準(zhǔn)精度；

步驟十四、多個(gè)視場(chǎng)的幀內(nèi)配準(zhǔn)評(píng)估，用于分析掃描鏡處于不同角度下的遙感圖像，以圖像中相鄰兩行條紋錯(cuò)開的像元數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考核掃描鏡在不同角度時(shí)圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的幀內(nèi)配準(zhǔn)精度。

2.如權(quán)利要求1所述的靜止氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟十二中光軸對(duì)準(zhǔn)是基于激光跟蹤儀的光學(xué)成像系統(tǒng)光軸對(duì)準(zhǔn)方法，其具體實(shí)施步驟包括以下步驟：

步驟二十、建立整星成像試驗(yàn)狀態(tài)，并將衛(wèi)星支架傾斜，使星上的載荷儀器的視線水平，以便于和平行光管的光軸對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)行光學(xué)成像；

步驟二十一、采用平行光管、積分球和成像靶標(biāo)構(gòu)建地面光學(xué)成像試驗(yàn)系統(tǒng)，其中平行光管用于模擬來自無窮遠(yuǎn)處的恒星光，積分球模擬光源用于調(diào)節(jié)靶標(biāo)的亮度，成像靶標(biāo)便于定量評(píng)估幀內(nèi)配準(zhǔn)精度；

步驟二十二、遙感儀器東西向掃描鏡在-4°～4°范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，每進(jìn)行一次，調(diào)整平行光管的光軸指向，確認(rèn)成像靶標(biāo)在遙感儀器視場(chǎng)中，掃描鏡以當(dāng)前位置為起點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域掃描運(yùn)動(dòng)，遙感儀器對(duì)成像靶標(biāo)進(jìn)行掃描成像；

步驟二十三、分析掃描鏡處于不同角度下的遙感圖像，以圖像中相鄰兩行條紋錯(cuò)開的像元數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考核掃描鏡在不同角度時(shí)圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的幀內(nèi)配準(zhǔn)精度。

3.如權(quán)利要求1所述的靜止氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟二包括以下步驟：步驟三十一，獲得衛(wèi)星零姿態(tài)下的基準(zhǔn)圖像；步驟三十二：獲得衛(wèi)星存在姿態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)的圖像；步驟三十三：獲得衛(wèi)星存在姿態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)姿態(tài)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償后的圖像；步驟三十四：對(duì)比評(píng)估姿態(tài)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償效果。

4.如權(quán)利要求3所述的靜止氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟三十一包括以下步驟：調(diào)整平行光管光軸對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星儀器視場(chǎng)中心，衛(wèi)星在不開啟姿態(tài)補(bǔ)償?shù)那闆r下對(duì)靶標(biāo)成像，獲得的圖像作為基準(zhǔn)圖像。

5.如權(quán)利要求3所述的靜止氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟三十二包括以下步驟：靶標(biāo)沿衛(wèi)星本體系x軸或y軸方向平移一段距離，模擬衛(wèi)星在軌姿態(tài)偏移造成的目標(biāo)在視場(chǎng)中的移動(dòng)效果；衛(wèi)星在不開啟姿態(tài)補(bǔ)償?shù)那闆r下對(duì)靶標(biāo)成像，獲得姿態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)的圖像。

6.如權(quán)利要求3所述的靜止氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟三十三包括以下步驟：在衛(wèi)星內(nèi)部姿軌控計(jì)算機(jī)軟件中設(shè)置與靶標(biāo)偏移量相對(duì)應(yīng)的姿態(tài)偏置參數(shù)，衛(wèi)星在開啟姿態(tài)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)那闆r下對(duì)靶標(biāo)成像，獲得補(bǔ)償后圖像。

7.如權(quán)利要求3所述的靜止氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟三十四包括以下步驟：將基準(zhǔn)圖像的灰度矩陣分別與姿態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)的圖像、補(bǔ)償后圖像的灰度矩陣相減，從而觀測(cè)圖像的重合程度，兩圖像不重合的像元個(gè)數(shù)。

8.如權(quán)利要求1所述的靜止氣象衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)的成像試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟三包括以下步驟：步驟四十一：建立由兩個(gè)狹縫板十字交叉疊加組成的靜態(tài)星點(diǎn)靶標(biāo)成像系統(tǒng)，調(diào)整靶標(biāo)狹縫寬度生成較大星點(diǎn)，調(diào)整二維直線運(yùn)動(dòng)臺(tái)位置，使星點(diǎn)位于平行光管中央附近；衛(wèi)星對(duì)靜態(tài)星點(diǎn)靶標(biāo)可能出現(xiàn)區(qū)域進(jìn)行較大范圍的區(qū)域掃描成像，觀察遙感圖像中的亮點(diǎn)位置，通過重心提取法計(jì)算靜態(tài)星點(diǎn)方位；步驟四十二：以靜態(tài)星點(diǎn)方位計(jì)算衛(wèi)星遙感儀器指向該位置的二維掃描鏡角度，驅(qū)動(dòng)遙感儀掃描鏡指向該角度，靜態(tài)星點(diǎn)靶標(biāo)應(yīng)該出現(xiàn)在遙感儀器瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)；步驟四十三：調(diào)整靶標(biāo)狹縫尺寸，使星點(diǎn)靶標(biāo)大小接近實(shí)際恒星星點(diǎn)張角；利用平行光管焦距及地球自轉(zhuǎn)角速度計(jì)算靜態(tài)星點(diǎn)靶標(biāo)在二維直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的線位移速度，并以該運(yùn)動(dòng)規(guī)律驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)臺(tái)，使星點(diǎn)沿東西方向勻速劃過探測(cè)器像元；在東西方向每往復(fù)劃過一次，南北方向利用二維直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)步進(jìn)1/3像元的距離；步驟四十四：恒星敏感成像試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估。