[发明专利]一种便携式星表局部地形测绘系统

权利要求书

1.一种便携式星表局部地形测绘系统，其特征在于：包括抛射装置、测绘飞行器和数据解算模块；其中，测绘飞行器包括垂直激光测距模块、斜装激光测距模块、转速测量模块、数据采集模块和数传模块；

抛射装置：水平放置在待测绘星球表面；竖直向上旋转抛射出测绘飞行器；

垂直激光测距模块：在测绘飞行器被抛射出时刻，实时测量测绘飞行器距待测绘星球表面的竖直距离H，并将H发送至数据采集模块；

斜装激光测距模块：在测绘飞行器被抛射出时刻，实时测量测绘飞行器距待测绘星球表面点间的倾斜距离r₁；并将r₁发送至数据采集模块；

转速测量模块：在测绘飞行器被抛射出时刻，实时测量测绘飞行器的转速n；并将n发送至数据采集模块；

数据采集模块：接收垂直激光测距模块传来的H；接收斜装激光测距模块传来的r₁；接收转速测量模块传来的n；将H、r₁和n通过数传模块传输至数据解算模块；

数据解算模块：接收数据采集模块传来的H、r₁和n；根据H、r₁和n解算出待测绘星球表面的三维地形，显示。

2.根据权利要求1所述的一种便携式星表局部地形测绘系统，其特征在于：所述的抛射出的测绘飞行器以竖直方向为轴心旋转；从发射点竖直上升至最高点，并最终竖直下落至待测绘星球表面。

3.根据权利要求2所述的一种便携式星表局部地形测绘系统，其特征在于：测绘飞行器的自旋角速度为100-600r/s；最高点距待测绘星球表面100-1000m。

4.根据权利要求3所述的一种便携式星表局部地形测绘系统，其特征在于：所述斜装激光测距模块与垂直激光测距模块的指向夹角为30°-60°；垂直激光测距模块和斜装激光测距模块的测距频率相同，均为f₀。

5.根据权利要求4所述的一种便携式星表局部地形测绘系统，其特征在于：数据解算模块解算出三维地形的方法为：

步骤一、设定测绘飞行器的初始自旋角速度为ω₀；计算测绘飞行器的自旋周期T；

步骤二、设定测绘飞行器竖直上升至最高点的时刻为t₀；设定测绘终止时刻t₁；自旋周期为T；提取从t₀时刻至第一个自旋周期结束时刻[t₀,T]内，测绘飞行器距斜置激光指向待测绘星球表面点间的m个倾斜距离r₁的集合h₁；m＝(T-t₀)*f₀下取整；采用线性插值法，计算第二个自旋周期[T,2T]内，测绘飞行器距斜置激光指向待测绘星球表面点间的m个倾斜距离r₁的集合h₂；

步骤三、计算h₂与h₁对应元素差值的绝对值之和J；

步骤四、计算测绘飞行器的精确自旋角速度ω₁：

采用牛顿迭代法修正法，重复步骤二至步骤三，直至J值达到最小值，则最小值J对应的角速度ω₀即为精确自旋角速度ω₁；

步骤五、建立发射点坐标系oxyz；计算测绘飞行器的实时水平旋转角度θ，即斜装激光测距模块发出的激光束在水平面xoy中的投影线，与x轴的夹角；

步骤六、计算每个测距点的三维坐标(x_i,y_i,z_i)，根据各测距点的三维坐标(x_i,y_i,z_i)反推出待测绘星球表面的三维地形。

6.根据权利要求5所述的一种便携式星表局部地形测绘系统，其特征在于：所述步骤一中，自旋周期T的计算方法为：

7.根据权利要求6所述的一种便携式星表局部地形测绘系统，其特征在于：所述步骤二中，(t₁-t₀)＞2T。