[发明专利]星载摆扫式光学相机图像定位验证系统及处理方法

说明书

本发明提供了一种星载摆扫式光学相机图像定位验证系统及处理方法，包括：光学相机主体、方位调整支架、相机管理单元、地面综测设备、授时系统、相机工作指令生成器、图像定位处理与性能验证评估系统等。本发明采用在外场对恒星观测处理，用于对地遥感卫星的星地一体化图像定位技术有效性评估和性能验证，也可以用于指导工程样机优化研制。本发明解决了星载相机在轨图像定位技术地面进行验证的实际工程问题，保证了高精度图像定位技术的有效性。

技术领域

本发明涉及对地遥感光学卫星图像定位技术验证领域，具体地，涉及星载摆扫式光学相机图像定位验证系统及处理方法。更具体的说，本发明涉及一种三轴稳定光学遥感卫星在轨高精度定位的地面验证方法，可用于星地一体化图像定位技术有效性评估和性能验证，也可以用于指导工程样机优化研制。

背景技术

对地静止轨道三轴稳定光学遥感卫星轨道高度高，与星下点的距离约36000km，如果星上相机对地指向因外界影响即使产生小的偏移比如28μrad，影响其星下点指向地面的地理经纬度位置偏移约1km。随着星载相机图像空间分辨率和探测需求的不断提高，图像定位的指标要求也越来越高，其性能将直接反映一个国家定量化遥感业务应用的能力水平，这关系到比如气象卫星的天气诊断、云图分析等，以及目标识别和轨迹跟踪等。目前遥感卫星图像所能实现的定位性能将直接反映一个国家航天遥感应用的能力水平。

美国率先于1994年发射了第一颗三轴稳定地球同步轨道气象卫星GOES-I，GIBBS等人在”GOES Image navigation and Registration”(见SatMagazine,2008年)论文中表明在轨热变形的日指向变化量最大可达600μrad，系统偏差约几kμrad等，各种误差综合影响远大于定位精度的要求(112μrad)，需要在轨进行结构变形影响校正。美国陆续发射的前五颗星的图像定位应用效果都不甚理想，历时11年的在轨持续改进，到2006年发射的第6颗三轴稳定卫星GOES-13性能才有明显改善。当前地球静止轨道光学遥感卫星的图像定位技术美国研究较多，主要通过在轨试验，而中国在此领域应用尚属空白，无工程应用经验。图像定位技术涉及到有效载荷、姿轨控、地面处理等分系统，星地关系相对比较复杂，只有各系统齐全且功能完备的情况下，方能进行试验评估。

采用本发明可以有效模拟卫星在轨状态以及星地一体化的对应关系，卫星发射前方便准确的对图像定位技术进行有效性评估和性能验证。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种三轴稳定光学遥感卫星在轨高精度定位的地面验证方法，可用于星地一体化图像定位技术有效性评估和性能验证，也可以用于指导工程样机的研制。

根据本发明的一个方面，提供一种星载摆扫式光学相机图像定位地面验证系统，包括如下装置：

光学相机主体：相机具有可见光、红外等多通道成像探测能力，采用可见通道观少量恒星以获得严密的相机成像模型，进而根据通道间的配准精度建立相机内部通道间几何关系。

方位调整支架：根据试验场地环境遮挡条件，调节相机的视场指向保证视场可用范围。

相机管控单元：用于相机正常工作所需的时序、信息流、测控流等管理工作，并在下传的遥感图像中包含探测器曝光时刻，感应同步器转角测量值等。

地面综测设备:为相机单机供电、对相机进行遥测、遥控、数据注入和调试等；接收相机的遥感图像输出数据、存储、解包，以及快速显示等。

授时系统:用于对相机管控单元进行授时，保证相机曝光时刻和中国北京时同步，用于后续的图像定位处理和性能验证评估。

相机工作指令生成器：用于根据相机不同的工作模式，以及观星指向需求，生成相应的相机工作指令，通过地面综测设备上注至相机管控单元。