一种深空探测两器互拍成像系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种深空探测两器互拍成像系统，该系统由地形地貌相机、相机指向机构云台、全景相机及桅杆云台组成；其中所述地形地貌相机安装于相机指向机构云台上，所述全景相机安装于桅杆云台上；所述相机指向机构云台安装于着陆器上，且其偏航角的范围为-175°～+175°，俯仰角范围为-60°～+60°；所述桅杆云台安装于巡视器上，且其偏航角范围为-178.5°～+178.5°，俯仰角范围为-60°～+90°。本发明在两器上各安装1台相机与其机构运动部件配合工作，分别对两器进行静态拍照，还对巡视器在月面移动状态进行跟拍，减少了成像系统配置相机的数量。
【专利说明】一种深空探测两器互拍成像系统
【技术领域】
[0001]本发明属于航天光学载荷【技术领域】，具体涉及一种深空探测两器(着陆器与巡视器，以下简称两器)互拍成像系统。
【背景技术】
[0002]相机是卫星或 探测器的眼睛，是几乎所有卫星或探测器都要搭载的主要载荷。美国、欧洲及日本等国家在进行深空探测活动中，在他们的着陆器或月球车上都搭载了多台相机，承担照相、监视、辅助导航等任务，或通过配置多种类型的相机来实现更多功能。
[0003]目前国外深空探测器中含着陆器和巡视器的工程任务中，尚无两器互拍任务。
[0004]我国深空探测两器互拍任务对成像系统的需求主要包含两个方面:
[0005]一是需要能够兼顾两器近距离和远距离互拍，具有较好的观测距离适应能力。目前实现此需求最好的成像系统就是采用变焦相机。但是，变焦相机的实现，将在温控、重量、功耗、安装尺寸、防尘、控制等方面产生一定的影响，对于深空探测工程带来较大难度，可靠性低。目前国内外深空探测领域尚无变焦相机。
[0006]二是需要跟拍巡视器月面移动状态。目前实现此需求最好的成像系统就是采用摄像机，其帧频较高，视频图像很连贯，但由于深空数传码速率的限制和实时下传的需求，必会要求摄像机的探测器像元数少或图像压缩比高，导致摄像机图像的分辨率较低。
[0007]为了克服变焦相机在深空探测中的低可靠性，摄像机的图像低分辨率等缺点，针对两器互拍的任务需求，提出了一种深空探测两器互拍成像系统。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是为了克服变焦相机在深空探测中的低可靠性，摄像机的图像低分辨率等缺点，针对两器互拍的任务需求，提出了一种深空探测两器互拍成像系统。
[0009]本发明的技术解决方案是:
[0010]一种深空探测两器互拍成像系统，该系统由地形地貌相机、相机指向机构云台、全景相机及桅杆云台组成；其中
[0011]所述地形地貌相机安装于相机指向机构云台上，所述全景相机安装于桅杆云台上；所述相机指向机构云台安装于着陆器顶板上，且其偏航角的范围为-175°~+175°，俯仰角范围为-60°~+60° ;所述桅杆云台安装于巡视器顶板上，且其偏航角范围为-178.5°~+178.5°，俯仰角范围为-60°~+90° ；
[0012]所述地形地貌相机对巡视器进行静态拍照和对巡视器在月面移动过程进行动态摄像，其成像距离为5m~°°，有效像元数量为2352 X 1728，视场角为22.9oX16.9o且偏差不超过5%，量化值为8bit ;
[0013]所述全景相机对着陆器进行静态拍照，其成像距离为3m~c?，彩色成像时对应的有效像元数量为2352X 1728，全色成像时对应的有效像元数为1176X864，视场角为19.7X14.5且偏差不超过5%，量化值为IObit。[0014]进一步地，本发明所述地形地貌相机动态摄像的帧频为5fps。
[0015]进一步地，本发明所述地形地貌相机为彩色相机，能够自动和遥控调节且可以防尘和消减杂散光，能够对图像和视频进行压缩。
[0016]进一步地，本发明所述全景相机可以实现彩色成像和全色成像，且能够自动和遥控调节，可以防尘和消减杂散光。
[0017]有益效果:
[0018](I)在两器上各安装I台相机与其机构运动部件配合工作，分别对两器进行静态拍照，还对巡视器在月面移动状态进行跟拍，减少了成像系统配置相机的数量。
[0019](2)由于有机构运动附件的配合，采用具有高分辨率、宽景深特点的小视场角定焦相机，来代替变焦相机，进行近距离和远距离的成像，提高了成像系统的分辨率，降低了变焦相机带来的风险，提高了系统的可靠性。
[0020](3)采用满足巡视器运动速度匹配性的低帧频相机，来代替摄像机，进行对巡视器在月面移动状态跟拍，提高了成像系统的分辨率，同时数据下传具有实时性，满足深空探测的数传码速率的限制要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为深空探测两器互拍成像系统安装布局示意图。
[0022]图2为两器距离Sm时巡视器和国旗在地形地貌相机所拍摄图像的比例示意图。
[0023]图3为两器距离18m时着陆器和国旗在全景相机所拍摄图像的比例示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025]本发明一种深空探测两器互拍成像系统，该系统由地形地貌相机、相机指向机构云台、全景相机及桅杆云台组成；其中所述相机指向机构云台安装于着陆器顶板上，地形地貌相机安装于相机指向机构云台上；所述桅杆云台安装于巡视器顶板上，全景相机安装于桅杆云台上；地形地貌相机在相机指向机构的配合下，全景相机在桅杆的配合下，共同实现两器互拍，以及巡视器月面移动状态跟拍。
[0026]两器互拍成像系统的功能、观测任务及安装位置如表I表所示，其安装布局如图1所示。
[0027]表I两器释放分离监视系统的功能、观测任务及安装位置
[0028]
【权利要求】
1.一种深空探测两器互拍成像系统，其特征在于，该系统由地形地貌相机、相机指向机构云台、全景相机及桅杆云台组成；其中 所述地形地貌相机安装于相机指向机构云台上，所述全景相机安装于桅杆云台上；所述相机指向机构云台安装于着陆器顶板上，且其偏航角的范围为-175°~+175°，俯仰角范围为-60°~+60° ;所述桅杆云台安装于巡视器顶板上，且其偏航角范围为-178.5°~+178.5。，俯仰角范围为-60°~+90。； 所述地形地貌相机对巡视器进行静态拍照和对巡视器在月面移动过程进行动态摄像，其成像距离为5m~c?，有效像元数量为2352 X 1728，视场角为22.9oX16.9o且偏差不超过5%，量化值为8bit ; 所述全景相机对着陆器进行静态拍照，其成像距离为3m~c?，彩色成像时对应的有效像元数量为2352X 1728，全色成像时对应的有效像元数为1176X864，视场角为19.7X14.5且偏差不超过5%，量化值为IObit。
2.根据权利要求1所述深空探测两器互拍成像系统，其特征在于，所述地形地貌相机为彩色相机，能够自动和遥控调节且可以防尘和消减杂散光，能够对图像和视频进行压缩。
3.根据权利要求1或2所述深空探测两器互拍成像系统，其特征在于，所述地形地貌相机动态摄像的帧频为5fps。
4.根据权利要求1所述深空探测两器互拍成像系统，其特征在于，所述全景相机可以实现彩色成像和全色 成像，且能够自动和遥控调节，可以防尘和消减杂散光。
【文档编号】G01C11/02GK103983253SQ201410106494
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】邹昕, 陈丽平, 邓湘金, 张熇, 吴学英, 顾征 申请人:北京空间飞行器总体设计部