[发明专利]利用影像数据确定撞月点位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理方法及应用领域，特别是涉及一种利用影像数据确定撞月点位置的方法。

背景技术

迄今，包括Lunar Prospector、SMART-1、Chandrayaan-1、Chang’E-1和KAGUYA在内的许多月球探测任务都实施了撞月实验。在撞月过程中，对撞月点位置的确定是非常有意义的环节，目前主要数据来源是地面测控系统提供的外推预报轨道数据和实测轨道数据，以及地基光学观测数据。在卫星撞月的瞬间，地面与卫星之间的通讯由于硬件的损毁而中断，以此判断卫星撞上月球的时间，然后根据轨道预报和实测数据，来判断落点的位置。同时，可通过地基观测数据来印证。

据欧空局报道，格林尼治时间2006年9月3日SMART-1实施撞月试验，05:42:21.759向地球发出最后一帧信号，05:42:22.394UT位于澳大利亚塔斯马尼亚州霍巴特的JIVE射电望远镜测量到信号丢失，实际撞月时间与根据SMART-1轨道力学预报的时间05:42:20 UT非常接近。撞月点坐标西经46.20°，南纬34.4°，与位于美国夏威夷的CFHT望远镜观测到的红外撞击闪亮点位置非常接近。

据日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)报道，当地时间2009年6月11日3时25分，KAGUYA实施撞月试验，撞月点位于月球南纬65.5°，东经80.4°，吉尔撞击坑附近。澳大利亚的AAT望远镜和印度的阿布山天文台利用近红外望远镜观测到的月面撞击闪亮点，与报道的时间和撞月点位置很吻合。

据探月与航天工程中心报道，北京时间2009年3月1日16时13分10秒CE-1卫星实施撞月，撞月点位于月球东经52.36°、南纬1.5°，丰富海内。但遗憾的是，由于地面天气和撞月点位于光照区，地面未观测到撞击点附近的撞击闪亮现象，也就无法用地基观测来进行印证。

综上所述，为了印证报道的CE-1卫星撞月点位置，需要考虑确认撞月点的新方法。同时，利用测控数据确定撞月时间和归算撞月点坐标的方法能够获得较高的精度，但当测控数据无法获取时，就无法确定撞月点坐标。因此，需要考虑利用其它科学载荷在落月过程中获取的测量数据进行撞月时间和撞月点位置的推算。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新的方法来确定撞月点位置，所要解决的技术问题是使其利用处理后的撞月影像图的数据，结合参考工作轨道影像和月球地形图(例如DEM)数据，量测可识别的撞击坑大小和卫星飞越该撞击坑的时间，计算此时卫星在月球参考球面上的切向速度，利用撞月过程中卫星只受月球引力的受力状况，计算撞月点的月面坐标，与测控系统提供的撞月位置实现相互验证，非常适于实用。

由于大部分月球探测任务都将地形探测作为必要的任务之一，并携带有相机等地形成像设备，而在撞月过程中，相机是保持工作的主要设备，能够获取最接近落点的月表影像。结合CE-1测控系统丢失跟踪信号的时间可以推断，CE-1搭载的CCD相机直到卫星撞月的瞬间才停止工作，因此也可将最后一帧CCD月球影像传回的时间作为撞月点的时间。迄今，各国探月卫星已经获得了多幅月表影像图和数字地形模型，对绕月卫星在轨影像数据的处理流程(例如，辐射校正、光度校正，行补齐处理、几何定位与重采样)也较为成熟。本发明将已有的高精度月表地形信息与降落过程中获取的影像数据相结合，引入卫星降落阶段的受力状况，得到计算实际撞月点位置的新方法。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种利用影像数据确定撞月点位置的方法，其包括以下步骤：在撞月影像图中识别出至少一第一类撞击坑以及至少一第二类撞击坑并提取撞击坑的信息；利用所述第一类撞击坑，计算星下点在月球真实表面的切向速度，将该速度归算到月球参考球面上，并分解为沿参考球面经线和纬线方向上的速度；计算起算点的经度、纬度的改正量；以及利用起算点的经度、纬度，起算点经度、纬度的改正量由最小二乘法获得实际撞击点的经度、纬度的关于时间的函数；根据上述关于时间的函数结合实际撞月时间确定撞月点位置。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的利用影像数据确定撞月点位置的方法，其中所述的第一类撞击坑用于计算沿参考球面经线和纬线方向上的速度，所述的第二类撞击坑用于撞月点坐标计算的起算点。