专利名称：一种卫星的空间视频的测量方法
技术领域：
本发明涉及卫星的空间测量，具体涉及一种卫星的空间视频的测量方法。
背景技术：
一种在研太阳同步轨道卫星，对星箭分离时的火箭末级远离有空间观测和空间定性测量的需求，但由于整星功耗受限、总体布局裕度较低，留给空间观测系统的实现余地较因此，如何在功耗、布局均有限的条件下设计出功能全面、实现简便的工程方案成为亟待解决的问题。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
为了在功耗、布局均有限的条件下设计出功能全面、实现简便的工程方案，本发明的目的在于提供一种卫星的空间视频的测量方法。利用本发明，可提供一种空间视频测量方法的实现方法，以解决在功耗、布局有限条件下的空间观测问题，同时能实现对空间物体的定性测量。为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种卫星的空间视频的测量方法，该方法包括如下的步骤利用安装在卫星上的视频遥测探头对空间中的观测对象进行视频拍摄，采用自动曝光调整方法，将拍摄得到的图像数据进行组帧，通过扩频应答机进行扩频及射频调制后， 通过扩频应答机天线将调制有图像数据的信号向地面发射；地面站接收并还原出图像数据帧后，通过空间视频测量计算方法解算出空间物体的相对运动方向和运动速度。上述视频遥测探头的光路部分采用可见光、固定焦距成像，分辨率优于100X100， 视场角为士20° ；其电路控制部分采用CPLD作为主控芯片，存储器的存储容量为20幅图像。上述输出图像遥测帧码速率为8192bps。上述自动曝光调整方法采取灰度统计算法，对图像传感器输出的图像数据进行计算，得到最佳曝光时间；然后执行如下步骤对图像传感器进行重新配置并拍摄、输出图像数据；在有限次数内重复以上过程直至目标灰度统计结果的总灰度值与期望值比较满足灰度要求，或曝光时间已达到预先设置的上下极限，则输出并存储当前图像。上述扩频应答机天线采用双臂螺旋式天线；天线净增益，在波束范围士57°内优于-6dBi，在波束范围士90°内优于-IOdBi,其余范围优于-12dBi。上述空间视频测量计算方法是通过被观测物像在图像中的大小、位置变化进行分析和计算，得出被观测物相对视频遥测探头的运动速度和运动方向。本发明一种卫星的空间视频的测量方法，由于采用了以上的技术方案，使得本发明的空间视频测量方法，相比于现有技术具有以下的优点和积极效果1、本发明提供的视频遥测探头结构简单、质量较小，对总体布局裕度有限的卫星CN 102538765 A具有重要意义；2、本发明提供的空间视频测量方法通过卫星遥测通道进行图像数据的传输，具有低数据量、低码速率、低功耗的优势，对空间测量精度要求不高的卫星具有广泛的应用价值。因此，本发明解决了功耗、布局均有限的条件下视频测量得问题，取得了功能全面、实现简便等有益效果。
图1是本发明的空间视频测量系统组成示意图；图2是本发明的视频遥测探头自动曝光控制步骤示意图；图3是本发明空间视频测量方法应用实例的成像效果图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。图1是本发明的空间视频测量系统组成示意图，该系统包括安装在卫星上的视频遥测探头与扩频应答机连接，通过应答机的天线发送信号至地面接收站，由地面站进行地面复原产生地面成像图。本发明一种卫星的空间视频的测量方法，利用上述系统进行空间视频的测量，其测量方法包括如下的步骤利用安装在卫星上的视频遥测探头对空间中的观测对象进行视频拍摄，采用自动曝光调整方法，将拍摄得到的图像数据进行组帧，通过扩频应答机进行扩频及射频调制后， 通过应答机天线将调制有图像数据的信号向地面发射；地面站接收并还原出图像数据帧后，通过空间视频测量计算方法解算出空间物体的相对运动方向和运动速度。上述视频遥测探头的光路部分采用可见光、固定焦距成像，分辨率优于100X100， 本实施例为174X144。视场角优选为士20°，本例为士22. 4° ；其电路控制部分采用CPLD 作为主控芯片，存储器的存储容量为20幅图像；上述将拍摄得到的图像数据进行组帧，输出图像遥测帧码速率为8192bps。其它方面，设备功耗峰值(拍摄时)为2. 9W，长期功耗低于2W，质量为0.4kg，外型尺寸为 90mmX90mmX56. 5mm。上述自动曝光调整方法采取灰度统计算法，对图像传感器输出的图像数据进行计算，得到最佳曝光时间。图2是本发明的视频遥测探头自动曝光控制步骤示意图，如图2所示，该步骤包括根据当前最佳曝光时间，对图像传感器进行重新配置并拍摄、输出图像数据；在有限次数内重复以上过程直至目标灰度统计结果的总灰度值与期望值比较满足灰度要求，或曝光时间已达到预先设置的上下极限，则输出并存储当前图像。上述图像数据组帧的格式为每帧总帧长为256Byte，其中有251Byte可用于传输图像数据。上述扩频应答机采用了直接序列扩频，扩频伪码速率为10. 23Mbps，射频发射功率优于27dBm，达到^dBm。上述扩频应答机的天线采用双臂螺旋式天线；天线净增益在波束范围士57°内优于-6dBi，在波束范围士90°内优于-IOdBi,其余范围优于-12dBi。上述空间视频测量计算方法通过被观测物像在图像中的大小、位置变化进行分析和计算，得出被观测物相对视频遥测探头的运动速度和运动方向。图3是效果图，为本发明空间视频测量方法应用实例的成像图。综上所述，本发明的卫星空间视频测量方法，相比于现有技术具有以下的优点和积极效果1、本发明提供的视频遥测探头结构简单、质量较小，对总体布局裕度有限的卫星具有重要意义；2、本发明提供的空间视频测量方法通过卫星遥测通道进行图像数据的传输，具有低数据量、低码速率、低功耗的优势，对空间测量精度要求不高的卫星具有广泛的应用价值。本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式
。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仪受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
权利要求
1.一种卫星的空间视频的测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤利用安装在卫星上的视频遥测探头对空间中的观测对象进行视频拍摄，采用自动曝光调整方法，将拍摄得到的图像数据进行组帧，通过扩频应答机进行扩频及射频调制后，通过扩频应答机天线将调制有图像数据的信号向地面发射；地面站接收并还原出图像数据帧后，通过空间视频测量计算方法解算出空间物体的相对运动方向和运动速度。
2.如权利要求1所述的空间视频测量方法，其特征在于所述的视频遥测探头的光路部分采用可见光、固定焦距成像，分辨率优于100X 100，视场角为士20° ；其电路控制部分采用CPLD作为主控芯片，存储器的存储容量为20幅图像。
3.如权利要求1所述的空间视频测量方法，其特征在于所述的采用自动曝光调整方法、将拍摄得到的图像数据进行组帧，其输出图像遥测帧码速率为8192bps。
4.如权利要求1所述的空间视频测量方法，其特征在于所述的自动曝光调整方法采取灰度统计算法，对图像传感器输出的图像数据进行计算，得到最佳曝光时间；然后执行如下步骤对图像传感器进行重新配置并拍摄、输出图像数据；在有限次数内重复以上过程直至目标灰度统计结果的总灰度值与期望值比较满足灰度要求，或曝光时间已达到预先设置的上下极限，则输出并存储当前图像。
5.如权利要求1所述的空间视频测量方法，其特征在于所述的将图像数据进行组帧， 其格式为每帧总帧长为256Byte，其中有251Byte可用于传输图像数据。
6.如权利要求1所述的空间视频测量方法，其特征在于所述的扩频应答机采用直接序列扩频，扩频伪码速率为10. 23Mbps，射频发射功率优于27daii。
7.如权利要求1所述的空间视频测量方法，其特征在于所述的扩频应答机天线采用双臂螺旋式天线；天线净增益在波束范围士57°内优于_6dBi，在波束范围士90°内优于-IOdBi,其余范围优于-12dBi。
8.如权利要求1所述的空间视频测量方法，其特征在于所述的空间视频测量计算方法是通过被观测物像在图像中的大小、位置变化进行分析和计算，得出被观测物相对视频遥测探头的运动速度和运动方向。
全文摘要
本发明涉及卫星的空间测量，公开了一种卫星的空间视频的测量方法。包括如下步骤利用卫星上的视频遥测探头对空间观测对象进行视频拍摄，采用自动曝光调整方法将拍摄的图像数据组帧，通过扩频应答机进行扩频及射频调制后，将调制有图像数据的信号向地面发射；地面站还原出图像数据帧后，通过空间视频测量计算方法解算出空间物体的相对运动方向和运动速度。本发明具有低数据量、低码速率、低功耗的特点，且结构简单、实现方便，适用于总功耗受限或整体布局有特殊要求的卫星实现空间测量。
文档编号G01C11/36GK102538765SQ201010584589
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者章英杰, 郜蓓, 韩旭, 饶启龙 申请人:上海卫星工程研究所