[发明专利]基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统

摘要

基于小卫星平台的双面阵立体测绘系统，涉及一种双面阵立体测绘系统，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，包括星务系统、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。本发明结合星载一体化和低轨道运行技术，开展基于小卫星的大比例尺双面阵立体测绘研究，降低卫星姿轨测量精度要求且可实现无控制点测绘。

主权项

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；后视面阵相机包含后视光学系统、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；所述的前后视光学系统在轨夹角检测系统由前视目标发生器、前视探测器、后视目标发生器、后视探测器、四个转角棱镜和四个小反射镜组成；所述前视目标发生器和前视探测器设置在前视面阵相机的两侧，后视目标发生器和后视探测器设置在后视面阵相机的两侧；前视目标发生器从前视面阵相机像面边缘发出的光线经第一小反射镜反射后进入前视光学系统，经前视光学系统后经过第一转角棱镜和第二转角棱镜反射后进入后视光学系统，再经第二小反射镜反射后在后视面阵相机像面边缘的后视探测器成像；后视目标发生器从后视面阵相机像面边缘发出的光线经第三小反射镜反射后进入前视光学系统，经前视光学系统后经过第三转角棱镜和第四转角棱镜反射后进入前视光学系统，再经第四小反射镜反射后在前视面阵相机像面边缘的前视探测器成像；所述第一转角棱镜、第二转角棱镜相对前视光学系统和后视光学系统镜像，第三转角棱镜、第四转角棱镜相对前视光学系统和后视光学系统镜像；所述前视光学系统和后视光学系统在二维方向的视场角ω＝2θ×2γ，γ为沿轨视场角，θ为穿轨视场角，棱镜转角p为(90‑γ)°。