[发明专利]空间遥感相机在轨视轴变化实时监测系统及其使用方法

说明书

本发明涉及一种空间遥感相机在轨视轴变化实时监测系统及其使用方法，属于空间遥感技术领域。本发明的系统通过提取算法对接收到的恒星与激光光源光斑之间矢量夹角进行姿态计算，从而获得空间遥感相机焦面位置激光光源装置的姿态矩阵；根据恒星敏感器的成像模型，建立恒星敏感器探测面与空间遥感相机焦面位置之间的变换关系，对激光光源装置经空间遥感相机光学系统前后变化矢量计算，和恒星敏感器探测面对恒星采集的矢量坐标系进行对比，确定空间遥感相机视轴与星敏坐标轴之间的夹角关系，建立夹角监测变化系统；当二者夹角发生偏移后，计算出视轴变化范围，从而对空间遥感相机在轨视轴变化实时监测。

技术领域

本发明涉及空间遥感技术领域，特别涉及一种空间遥感相机在轨视轴变化实时监测系统及其使用方法。

背景技术

空间遥感相机定位精度是其在轨使用过程中一项重要的技术指标，空间遥感相机定位精度的高低是获取遥感信息的基础，高定位精度是高分辨率遥感探测的重要前提。在高分辨率看的清的基础上，提高空间遥感相机定位精度让空间遥感相机测得准在国防、勘探、测绘等领域均有着至关重要的作用以及研究意义。对于空间遥感相机定位精度的影响主要包括相机视轴定位精度、姿态测量、在轨运行精度及传输至地面处理的过程中产生的误差等众多因素的影响。

在卫星发射过程中会产生一系列温度、振动及气压等环境变化，导致遥感相机在地面测量参数与太空使用过程中存在较大的环境差异，导致姿态测量值在发射后及在轨运行一段时间后都会产生庞杂的变化，因此需要通过在轨使用过程中对相机定位参数进行监测、标定与修正，达到修改姿态测量值提高运行精度。目前姿态测量、在轨运行精度以及数据传输误差均有一定手段对其精度进行提高，而对遥感相机定位精度影响最主要的相机视轴定位精度目前还并未有较好的手段监测其变化从而获得高精度参数。

常规空间遥感相机视轴在轨标定主要通过对地面已知定标地点信息进行拍摄，通过地面与卫星遥感图像之间匹配从而确定相机视轴变化，或者通过恒星敏感器（简称星敏）与遥感相机对同一星空进行拍摄，对空间遥感相机视轴与星敏坐标轴之间夹角进行测量。前者需地面定标地点配合或先前便存有高精度的数字底片进行对比，从而才可达到高精度的定标效果；后者由于星敏与空间遥感相机之间存在大角度夹角，无法同一时刻对同一片星空进行拍摄，存在一定的时效误差，很难将星敏与相机视轴建立精确的联系，所以其定标精度也有一定的局限性。

发明内容

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种空间遥感相机在轨视轴变化实时监测系统及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种空间遥感相机在轨视轴变化实时监测系统，包括：激光光源装置，空间遥感相机的光学系统，折转光路系统，以及恒星敏感器；

所述激光光源装置设置在空间遥感相机的焦面位置；所述激光光源装置用来通过调整其输出光发散角后，保证其输出光线完全进入所述光学系统；

所述光学系统用来对激光光源装置进行准直，使所述激光光源装置经所述光学系统以平行光出射，所述光学系统的视轴变化会导致所述激光光源装置经过所述光学系统输出的平行光产生角度变化；

所述折转光路系统用来使出射的平行光入射至所述恒星敏感器探测器上；

所述恒星敏感器用来对满足成像条件的星空进行连续拍摄，通过对恒星星点坐标的提取，确定恒星敏感器中心点及其坐标轴，获得恒星敏感器姿态矩阵，构建卫星本体坐标系并将所测量的经所述光学系统产生的平行光角度变化转变到恒星坐标系当中。

在上述技术方案中，所述激光光源装置包括：供电装置，温度控制装置，半导体激光器和透镜；所述供电装置和所述温度控制装置分别与所述半导体激光器相连；所述半导体激光器的输出端与透镜相连；所述供电装置用来对所述半导体激光器进行开关控制，所述温度控制装置用来保障所述半导体激光器在轨工作温度正常；所述透镜用来通过调整所述半导体激光器输出发散角，保证所述半导体激光器输出完全进入所述光学系统中。