[发明专利]一种用于光学遥感卫星指向测量的星地相机成像系统

说明书

本发明提供一种用于光学遥感卫星高精度指向测量的星地相机成像系统，星地相机视场分为对天视场和对地视场，而且两部分视场为共光路一体化设计，使得对天成像模块和对地成像模块间的视轴关系稳定；因此，本发明通过对天和对地的共光路成像并配合其他位置解算算法，能够完成对地物位置的高精度标定、定位甚至测绘任务；基于星地相机对天成像模块和对地成像模块间稳定的视轴关系，光学遥感卫星指向校正系统首先结合对天成像模块获取的星图指向确定对地成像模块的视轴指向，然后根据主相机对地成像获得的影像数据和星地相机对地成像数据进行图像匹配进一步修正主相机视轴指向的误差，从而高精度解算出主相机视轴指向，提高主相机的测绘精度。

技术领域

本发明属于遥感卫星成像技术领域，尤其涉及一种用于光学遥感卫星高精度指向测量的星地相机成像系统。

背景技术

传统的利用星敏感器或星相机进行光学遥感卫星指向测量的方法中，星敏或星相机视轴与主相机(载荷)结构固连，在地面实验室确定主相机与星敏感器视轴的相对关系，且在轨工作时，假设该相对关系是固定不变的，在此基础上对相机指向等进行测量和标定。实际上，由于受到材料、湿度、重量变化和受卫星发射过程和在轨运行环境变化的影响，该相对关系不可避免地发生变化，成为光学遥感卫星指向测量中最大且难以有效测量的误差来源。为保证星敏或星相机的测量精度和可靠性，需要在结构和热设计过程中，建立复杂的相机基准链及误差传递模型，并结合卫星在轨状态，对星敏/星相机-主相机视轴夹角误差予以控制。该过程的数学模型复杂，模型参数不断变化，限制了指向的解算精度，尤其在无控制区成像(境外)时，指向精度难以保证。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于光学遥感卫星高精度指向测量的星地相机成像系统，包括对天成像模块和对地成像模块，且二者为共光路一体化设计，视轴关系稳定，能够完成光学遥感卫星的指向测量，地物位置的高精度标定、定位甚至测绘等相关任务。

一种用于光学遥感卫星指向测量的星地相机成像系统，包括分视场棱镜、共用的成像镜头、共用的成像探测器以及处理模块，且分视场棱镜由两个成设定角度的反射面构成，成像探测器置于成像镜头的焦平面处，在功能上，成像系统可分为对天成像模块、对地成像模块。

所述对天成像模块用于对星成像，来自星空的光线经分视场棱镜的其中一个反射面反射进入成像镜头；

所述对地成像模块用于对地成像，来自地物的光线经分视场棱镜的另一个反射面反射进入成像镜头；

所述共用成像镜头用于将来自星空和地物的光线成像至共用焦平面探测器上；

进一步地，所述成像镜头可为基于离轴TMA光学系统的成像镜头，也可采用满足测量要求的其他镜头。

所述对地成像模块的视场与主相机载荷的视场存在重叠；

所述处理模块采用像元细分技术获取所述对天成像模块的视轴指向后，根据对地成像模块与对天成像模块之间经过地面标定的指向角偏移量获取对地成像模块的视轴指向；

所述处理模块还用于根据对地成像模块与主相机载荷之间的视场重叠区域的特征点，对两者所成的图形进行配准，得到对地成像模块与主相机载荷之间的指向角偏移量，进而得到主相机载荷的视轴指向，完成光学遥感卫星的视轴指向测量。

有益效果：

1、本发明提供一种用于光学遥感卫星高精度指向测量的星地相机成像系统，星地相机视场分为两部分，一部分视场对天，一部分视场对地，而且两部分视场为共光路一体化设计，使得对天成像模块和对地成像模块间的视轴关系稳定；因此，本发明的星地相机可作为高精度位置标定或测绘载荷单独使用，通过对天和对地的共光路成像并配合其他位置解算算法，能够完成对地物位置的高精度标定、定位甚至测绘任务。