[發(fā)明專(zhuān)利]一種小衛(wèi)星拼接成像地面模擬系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911309562.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111079291B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常琳;陳高杰;楊秀彬;徐偉;黎艷博;岳煒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G06T3/40
• 代理公司: 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 寧曉丹

一種小衛(wèi)星拼接成像地面模擬系統(tǒng)涉及小衛(wèi)星遙感仿真成像技術(shù)領(lǐng)域，解決了亟需小衛(wèi)星在軌拼接成像通用的地面仿真測(cè)試設(shè)備的問(wèn)題，地面模擬系統(tǒng)包括氣浮平臺(tái)、相機(jī)成像單元、移動(dòng)導(dǎo)軌和靶標(biāo)單元；相機(jī)成像單元設(shè)置在氣浮平臺(tái)上，靶標(biāo)單元設(shè)置在移動(dòng)導(dǎo)軌上；氣浮平臺(tái)模擬小衛(wèi)星相機(jī)成像單元太空工作環(huán)境，靶標(biāo)單元能夠在移動(dòng)導(dǎo)軌上上下左右移動(dòng)，靶標(biāo)單元上能夠顯示圖像，且顯示的圖像可左右移動(dòng)，相機(jī)成像單元對(duì)靶標(biāo)單元進(jìn)行成像。本發(fā)明易于操作、準(zhǔn)確性高、可靠性強(qiáng)、靈活性高，實(shí)現(xiàn)了小衛(wèi)星拼接成像地面仿真，對(duì)于小衛(wèi)星在軌拼接成像地面仿真具有普適性，同時(shí)擴(kuò)展了氣浮平臺(tái)的應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及小衛(wèi)星遙感仿真成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小衛(wèi)星拼接成像地面模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在軌遙感衛(wèi)星通過(guò)星載相機(jī)獲取地面觀(guān)測(cè)目標(biāo)信息，具有對(duì)地觀(guān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、成像穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，在氣象預(yù)報(bào)、環(huán)境保護(hù)、資源勘探、近地觀(guān)測(cè)、軍事偵察等很多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。遙感衛(wèi)星對(duì)地面目標(biāo)成像的觀(guān)測(cè)范圍與成像模式有很大的關(guān)系，一般的靜態(tài)成像，只進(jìn)行一次沿軌推掃，獲得一定幅寬圖像，而有時(shí)小衛(wèi)星空間任務(wù)需要在垂軌方向有較大的觀(guān)測(cè)范圍，因此，為獲取垂軌方向較大目標(biāo)區(qū)域遙感圖像，可在經(jīng)過(guò)目標(biāo)區(qū)域上方時(shí)，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行多次反復(fù)推掃成像，將成像條帶進(jìn)行事后拼接，形成一幅完整圖像。

該拼接成像模式要求衛(wèi)星完成一個(gè)條帶推掃后，在衛(wèi)星繼續(xù)飛行過(guò)程中立即進(jìn)行俯仰方向的反向機(jī)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)一定角度的側(cè)擺將衛(wèi)星指向平移約一個(gè)幅寬的距離，使得后一次推掃的起始條帶與前一次推掃的終點(diǎn)條帶相鄰。這種模式可以得到若干條幅寬和條帶長(zhǎng)度相同的影像，根據(jù)觀(guān)測(cè)目標(biāo)的不同，可設(shè)計(jì)有兩次甚至多次推掃拼接的模式。

為保障小衛(wèi)星在軌拼接成像的正確執(zhí)行，需通過(guò)有效的地面仿真手段來(lái)完成原理及技術(shù)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星拼接成像地面模擬驗(yàn)證，為在軌成像任務(wù)的執(zhí)行和功能的實(shí)現(xiàn)奠定原理及技術(shù)基礎(chǔ)。小衛(wèi)星拼接成像作為一種較為新穎的成像方式，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程多表現(xiàn)為數(shù)學(xué)仿真分析，并未有通用的地面仿真測(cè)試設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有亟需小衛(wèi)星在軌拼接成像通用的地面仿真測(cè)試設(shè)備的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種小衛(wèi)星拼接成像地面模擬系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

一種小衛(wèi)星拼接成像地面模擬系統(tǒng)，包括氣浮平臺(tái)、相機(jī)成像單元、移動(dòng)導(dǎo)軌和靶標(biāo)單元；相機(jī)成像單元設(shè)置在氣浮平臺(tái)上，靶標(biāo)單元設(shè)置在移動(dòng)導(dǎo)軌上；氣浮平臺(tái)模擬相機(jī)成像單元太空工作環(huán)境，靶標(biāo)單元能夠在移動(dòng)導(dǎo)軌上上下左右移動(dòng)、能夠顯示圖像，且其顯示的圖像能左右移動(dòng)，相機(jī)成像單元對(duì)靶標(biāo)單元進(jìn)行成像。

一種小衛(wèi)星拼接成像地面模擬系統(tǒng)，其模擬成像過(guò)程為：

步驟一、對(duì)一種小衛(wèi)星拼接成像地面模擬系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整校準(zhǔn)；

步驟二、設(shè)置靶標(biāo)單元上目標(biāo)圖像的循環(huán)尺寸和移動(dòng)速度，規(guī)劃拼接成像的時(shí)間間隔，使得后一次推掃的起始條帶與前一次推掃的終點(diǎn)條帶相鄰；

步驟三、控制氣浮平臺(tái)使相機(jī)成像單元的相機(jī)向靶標(biāo)單元的起始位置方向旋轉(zhuǎn)一定擺角，根據(jù)該擺角、相機(jī)像元尺寸、靶標(biāo)單元目標(biāo)圖像移動(dòng)速度，計(jì)算成像實(shí)際物距一、行轉(zhuǎn)移時(shí)間一和行轉(zhuǎn)移頻率一，按行轉(zhuǎn)移時(shí)間一和行轉(zhuǎn)移頻率一設(shè)置相機(jī)參數(shù)，啟動(dòng)相機(jī)對(duì)靶標(biāo)單元成像，并在成像5s后關(guān)閉相機(jī)；

步驟四、控制氣浮平臺(tái)使相機(jī)旋轉(zhuǎn)至步驟一中的位置，根據(jù)該擺角、相機(jī)像元尺寸、靶標(biāo)單元目標(biāo)圖像移動(dòng)速度，計(jì)算此時(shí)的成像實(shí)際物距二、行轉(zhuǎn)移時(shí)間二和行轉(zhuǎn)移頻率二，按行轉(zhuǎn)移時(shí)間二和行轉(zhuǎn)移頻率二設(shè)置相機(jī)參數(shù)，啟動(dòng)相機(jī)對(duì)靶標(biāo)單元成像，并在成像5s后關(guān)閉相機(jī)；

步驟五、控制氣浮平臺(tái)使相機(jī)向靶標(biāo)單元的起始位置方向相反的方向旋轉(zhuǎn)一定擺角，根據(jù)該擺角、相機(jī)像元尺寸、靶標(biāo)單元目標(biāo)圖像移動(dòng)速度，計(jì)算成像實(shí)際物距三、行轉(zhuǎn)移時(shí)間三和行轉(zhuǎn)移頻率三，按行轉(zhuǎn)移時(shí)間三和行轉(zhuǎn)移頻率三設(shè)置相機(jī)參數(shù)，啟動(dòng)相機(jī)對(duì)靶標(biāo)單元成像，并在成像5s后關(guān)閉相機(jī)；