[发明专利]小基高比立体测绘光学系统

说明书

技术领域

本发明属于航天光学遥感器技术领域，涉及一种适用于空间对地进行小基高比(B/H)高精度立体测绘的光学系统。

背景技术

由于航天光学遥感器技术的迅速发展，对于遥感器系统应用水平的要求不断提高。

测绘卫星以卫星、飞船或空间站为平台，携带满足立体摄影要求的成像传感器对地球表面进行摄影，获取影像信息，经摄影测量处理，精确测定地球表面的地貌、地物(目标)的形状、大小和空间位置，生成支援战场所需的各种测绘保障产品。

基高比是立体摄影测量技术中的重要技术指标之一，摄影测量的基高比定义为摄影基线B与摄影航高H之比，它用于确定立体观测的交会角大小。考虑了地球曲率的基高比与交会角对应关系的公式为：

B/H=2×1tanβ2+cot(α+β)]]>

其中：β=arcsin(R+H)×sinαR-α]]>

式中，R为地球曲率半径，β为单条基线所对应的地心角，α为前后视相机夹角即交会角。例如：交会角α＝6°时，对应的B/H＝0.1；交会角α＝52°时，对应的B/H＝1。

现有的航天专用测绘相机，多采用分立式光机结构，即将具有不同视场的两台或三台相机分别安装在一个光学平台上，实现立体成像(如日本的ALOS/Prism)，这样造成了卫星重量体积过大，同时各个相机之间的结构稳定性和精度等难以保证，每个独立的光学系统在受到热载荷作用，发生变形时会产生光轴的变化和内方位元素的不同变化，最终影响成像的质量和测绘精度。

除此之外，一类具有测绘功能的商业遥感卫星(如美国的Geoeye-1)通过卫星侧摆实现沿轨或异轨间的立体成像，它采用单台相机加敏捷卫星立体成像的方案，沿轨立体成像为沿卫星轨道方向向前倾斜摄影和向后摄影倾斜摄影及垂直摄影，三者摄影图像任一组相配合，即可得出具有航向(前后)重叠的立体像对。异轨立体成像为卫星在相邻的轨道上，对指定地区在垂直于轨道平面内作左右方向的倾斜摄影，以构成异轨(旁向)的立体像对。Geoeye-1具有侧摆±60°的高机动能力。利用这类具有测绘功能的商业高分辨率传输型遥感卫星完成全球热点地区和局部目标区的精确测绘，该方案目前受限于高精度姿轨控技术和敏捷卫星立体成像技术等瓶颈，同时这种测绘体制较适合用于大基高比测绘(B/H约为1左右)的情况，难以实现很小基高比的同轨或异轨立体测绘。大基高比带来的问题主要有：图像畸变过大，受阴影和遮挡的影响较大，立体像对之间的观测差异大，同步性较低，图像匹配相关性小，计算机自动处理复杂，并且大基高比不适用于陡峭地物(包括城市)的三维测量。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种测绘精度高、稳定性好、可实现小基高比立体测绘的成像光学系统。