[发明专利]基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种双面阵立体测绘系统，具体涉及一种基于小卫星平台的可实现大比例尺立体测绘的双面阵立体测绘系统。

背景技术

传输型大比例尺立体测绘卫星主要任务是获取地球表面的三维影像信息，实施目标的精确定位，测制数字地形图、数字高程模型和数字影像图。采用单线阵技术体制，需通过侧摆构建同轨或异轨立体影像，对卫星平台机动性要求极高，且对平台的姿态稳定性要求高。采用双线阵摄影模式，可实现连续立体覆盖，成像效率高，但需高精度的定轨定姿数据、大量地面控制点或激光测距机配合使用，且处理方法复杂。采用三线阵摄影模式，也需要地面控制点、激光测距机、高精度定轨定姿数据或者加小面阵配合使用，同时需研制三台长焦距大幅宽测绘相机，载荷体积和重量对卫星平台和运载火箭都提出了严苛的要求。传统画幅式相机具有对卫星姿态稳定度要求相对不高的优点，但是不能实时传输，且有摄影胶片资源有限，数据处理不方便等缺点。

发明内容

本发明为解决现有测绘系统存在处理方法复杂、对卫星平台的姿态稳定性要求高以及时不能实时传输数据处理不方便等问题，提供一种基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统。

基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统，包含星务系统、测控系统、姿轨控系统、供电系统、热控系统、第一星敏感器、第二星敏感器、数传系统、三轴陀螺、前视面阵相机、后视面阵相机和前后视光学系统在轨夹角检测系统，前视面阵相机和后视面阵相机共用成像和调焦控制器；前后视光学系统在轨夹角检测系统用于在轨实时检测前、后视光学系统在轨夹角的夹角变化；

前视面阵相机包含前视光学系统、前视调焦电机、前视编码器、前视调焦机构和前视面阵图像传感器；后视面阵相机包含前视光学系统、后视调焦电机、后视编码器、后视调焦机构和后视面阵图像传感器；

所述成像和调焦控制器接收星务系统的指令，产生前视面阵图像传感器和后视面阵图像传感器所需的时序信号，对前视调焦电机和后视调焦电机进行控制，并通过前视编码器和后视编码器获得前视面阵图像传感器和后视面阵图像传感器的焦面位置，实现对前视光学系统和后视光学系统的调焦；

热控系统进行整星系统温度控制；供电系统为整星进行供电；测控系统接收和控制地面接收站的收发通信；所述姿轨控系统根据第一星敏感器、第二星敏感器以及三轴陀螺提供的信息进行整星的姿态控制；

前视光学系统和后视光学系统将地面景物成像在前视面阵图像传感器和后视面阵图像传感器上，并进行光电转换，经前视面阵图像传感器和后视面阵图像传感器输出的双面阵图像数据由成像和调焦控制器进行数据调理后送入数传系统，最终传输回地面接收站；采用框幅相片理论对获取的双面阵图像数据进行平差，获得立体测绘图像；

所述前视光学系统和后视光学系统的结构相同，两光学系统光轴平行且与地面垂直，即两光学系统的焦面平行，构建平坦像面，所述前视光学系统和后视光学系统中视轴和光轴夹角β为前视光学系统和后视光学系统交会角a的一半，用公式表示为：要求2tgβ＞0.4，所述视轴交会角为前视光学系统和后视光学系统视轴的夹角。

本发明的有益效果：

1、基于小卫星平台的大比例尺的双面阵立体测绘技术研究，有望降低对国外大比例尺立体测绘产品的依赖，不仅可自足，还可以对外出口；

2、可实现大比例尺无地面控制点立体测绘，降低或减少地面控制点的布设，可实现全球测绘和深空测绘；在小卫星平台上实现大比例尺立体测绘，避免使用大卫星平台，可大大降低发射成本，降低发射失败风险；可应用于一箭多星，实现双面阵立体测绘星座。

3、可降低数据更新成本，且缩短图像数据的更新周期。对于数据更新来说，目前航空的手段不管是自身航测还是购买国外数据，成本都非常高，并且是局部范围的。

附图说明

图1为本发明所述的基于小卫星平台的航天测绘系统组成结构图；

图2为本发明所述的基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统对地拍摄原理示意图；

图3为现有同轴双面阵立体测绘系统的原理示意图；

图4为本发明所述的基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统的光学系统示意图；

图5为本发明所述的基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统中前后视光学系统在轨夹角检测系统结构图；

图6为本发明所述的基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统中单组夹角检测系统中穿轨视场角示意图；

图7为本发明所述的基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统中单组夹角检测系统中沿轨视场角转角示意图；