专利名称：对月高分辨率同轨立体成像方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对月高分辨率同轨立体成像的方法，具体涉及一种在绕月探测卫星中对月球高分辨率同轨立体成像方法。
背景技术：
地球的平均反射系数为38%，而月球仅为6.8%，因此在自推扫工作模式下获取月面高分辨率图像要比地球更为困难，因此采用单线阵同轨立体的方案，要获取全月面立体图像，按目前的相机灵明度，地元分辨率不能优于10m，采用多线阵CCD后，可使灵敏度提高两个量级左右，但是多线阵成像必须保证各线阵成像时的同步，需采用速高比补偿技术， 而对月球卫星而言，相应于地球卫星，采用速高比补偿技术存在很多困难，主要有月球卫星的轨道低。地球卫星一般低轨卫星在500km左右，高轨卫星接近1000 公里，而月球卫星一般为50km 100km，所以同样的士 1公里的高度误差，对低轨地球卫星 (500km)速高比仅产生0. 2%的误差，但对50km轨道的月球卫星误差为2%。月面起伏大。与地球相比，地球最高峰珠穆朗玛峰海拔8848m，而低于海平面的低地比海平面仅低数百米，最高与最低相差不到10km，而月球最高峰与最低谷相差达20km， 所以需要的速高比补偿范围大得多。月球缺乏精确的高程数据，而地球有非常精确的高程数据，约为米级，其电子地图的精确性非常高，而对月球的高程数据误差很大，为百米量级。无GPS定位系统的支持。地球已经安装GPS系统，所以地球卫星在地心坐标系统中有很高的位置精度(约lm)，而月球无定位系统，月球卫星在月心坐标系中的测量精度很低，一般为数百米甚至到公里量级。所以月球探测相机的速高比补偿精度总是做不高。
发明内容
为了将现有的多线阵CCD应用到月球卫星中，必须解决速高比误差大、速高比补偿精度低的技术问题，本发明提供一种对月高分辨率同轨立体成像的方法与装置。本发明的具体技术解决方案如下对月高分辨率同轨立体成像的方法，其特殊之处在于包括以下步骤1地面准备工作1. 1由卫星测定轨得到当前月球卫星的轨道参数；1.2根据当前月球卫星轨道参数外推(12小时或M小时或48小时)月球卫星在尔后任一时刻月球卫星的高度Hs和地面速度Vg ；1. 3计算月球卫星尔后任一时刻拍摄目标的经纬度；1.4根据月球电子地图计算任一拍摄区月面平均高度H1 ；1. 5地面计算机根据任意时刻月球卫星的高度Hs、月球卫星的地面速度Vg以及月面平均高度H1计算该时刻相机拍摄的行频月球卫星的高度为月球卫星距离月球表面的高度，行频计算公式如下
权利要求
1.对月高分辨率同轨立体成像的方法，其特征在于包括以下步骤 1地面准备工作(1.1由卫星测定轨得到当前月球卫星的轨道参数，并发送到地面计算机； 1.2地面计算机根据当前月球卫星轨道参数外推月球卫星在尔后任一时刻月球卫星的高度Hs和月球卫星的地面速度Vg ；(1. 3地面计算机计算月球卫星任一时刻拍摄目标的经纬度； 1.4地面计算机根据月球电子地图计算任一拍摄区月面平均高度H1 ； 1. 5地面计算机根据月球卫星的高度Hs、月球卫星的地面速度Vg以及月面平均高度H1 计算任一时刻相机拍摄的行频 行频计算公式如下
2.根据权利要求1所述的对月高分辨率同轨立体成像的方法，其特征在于所述星上相机单元包括设置在相机焦平面上平行的两个多线阵CCD图像传感器，在一个大视场光学系统焦平面上，两条平行的多线阵CCD图像传感器设置有间距AB，两个多线阵CCD图像传感器距焦点F的距离分别为AF、BF，两个多线阵CXD图像传感器与相机光心C的连线分别构成前视视轴AC与后视视轴BC，且角广ACF称为前视视角，Z BCF称为后视视角，所述步骤3. 1]还包括在同一时间，两条多线阵CXD图像传感器同时通过同一个大视场光学系统对月面拍照，得到同轨立体图像。
3.根据权利要求1或2所述的对月高分辨率同轨立体成像的方法，其特征在于所述多线阵CXD图像传感器设置有多个输出通道，所述步骤3还包括通过控制电路分别调整各个输出通道信号放大倍率达到中心与边缘视场数字图像亮度均勻。
4.对月高分辨率同轨立体成像的方法，其特征在于包括以下步骤 1准备工作(1. 1星上相机单元采用激光高度计测量月球卫星到星下点月面间的距离HJH1、对应月球卫星的地面速度为Vg，得到相机工作的行频，并在星上实时闭环传递到相机的控制单元； 1. 2星上计算机根据任一时刻被摄月表辐亮度，将相应的电子学积分级数和电子学增益上行注入星上相机单元； 2相机准备工作星上相机单元根据上行注入的电子学积分级数选择不同的相机积分级数； 星上相机单元根据上行注入的电子学增益选择不同的相机增益值； 星上相机单元根据任一时刻相机工作的行频调整相机曝光时间； 3拍摄图像:、3. 1星上相机单元根据注入的同一时刻电子学积分级数、电子学增益以及行频，同步调整相机的积分级数、增益值以及曝光时间，拍摄月表图像； 3. 2将拍摄月表图像保存到星上存储器。
5.根据权利要求4所述的对月高分辨率同轨立体成像的方法，其特征在于所述星上相机单元包括设置在相机焦平面上平行的两个多线阵CCD图像传感器，在一个大视场光学系统焦平面上，两条多线阵C⑶图像传感器设置有间距AB，两个多线阵C⑶图像传感器距焦点F的距离分别为AF、BF，两个多线阵CXD图像传感器与相机光心C的连线分别构成前视视轴AC与后视视轴BC，且角广ACF称为前视视角，Z BCF称为后视视角，所述步骤3. 1]还包括在同一时间，两条多线阵CXD图像传感器同时通过同一个大视场光学系统对月面拍照，得到同轨立体图像。
6.根据权利要求4或5所述的对月高分辨率同轨立体成像的方法，其特征在于所述多线阵CXD图像传感器设置有多个输出通道，所述步骤3还包括通过控制电路分别调整各个输出通道信号放大倍率达到中心与边缘视场数字图像亮度均勻。
7.对月高分辨率同轨立体成像的方法，其特征在于包括以下步骤 1星上准备工作、1.1由卫星测定轨得到当前月球卫星的轨道参数，并发送到星上计算机； 1.2星上计算机根据当前月球卫星轨道参数，外推月球卫星尔后任一时刻月球卫星的高度Hs和月球卫星的地面速度Vg ；、1. 3星上计算机计算月球卫星任一时刻拍摄目标的经纬度；、1.4星上计算机根据事先存在存储器中的月球电子地图计算任一拍摄区月面平均高度氏；、1. 5星上计算机根据月球卫星的高度Hs、月球卫星的地面速度Vg以及月面平均高度H1 计算任一时刻相机工作的行频；、1. 6星上计算机将任一时刻相机工作的行频传输到星上相机的控制单元； 1.7星上计算机根据任一时刻被摄月表辐亮度选择合适的电子学积分级数与电子学增益并传输到星上相机的控制单元； 2相机准备工作星上相机单元根据从星上计算机输入的电子学积分级数选择相应的相机的积分级数；星上相机单元根从星上计算机输入的电子学增益选择相应的相机增益值； 星上相机单元根据星上计算机输入的任一时刻相机工作的行频调整相机曝光时间； 3拍摄图像:、3. 1相机根据注入的同一时刻电子学积分级数、电子学增益以及行频，同步调整相机的级数级、增益值以及曝光时间，拍摄月表图像；·3. 2将拍摄月表图像保存到星上存储器。
8.根据权利要求7所述的对月高分辨率同轨立体成像的方法，其特征在于所述星上相机单元包括设置在相机焦平面上平行的两个多线阵CCD图像传感器，在一个大视场光学系统焦平面上，平行配置两条多线阵CCD图像传感器，两条多线阵CCD图像传感器有一定间距AB，两个多线阵CXD图像传感器距焦点F的距离分别为AF、BF，两个多线阵CXD图像传感器与相机光心C的连线分别构成前视视轴AC与后视视轴BC，且角Z ACF称为前视视角， Z BCF称为后视视角，所述步骤3. 1]还包括在同一时间，两条多线阵CXD图像传感器同时通过同一个大视场光学系统对月面拍照，得到同轨立体图像。
9.根据权利要求7或8所述的高分辨率同轨立体成像的方法，其特征在于所述多线阵CXD图像传感器设置有多个输出通道，所述步骤3还包括通过控制电路分别调整各个输出通道信号放大倍率达到中心与边缘视场的数字图像亮度均勻。
10.对月高分辨率同轨立体成像装置，其特征在于包括星上相机单元和星上计算机， 所述星上相机单元包括两个平行配置的多线阵CCD图像传感器和相机控制单元，在一个大视场光学系统焦平面上，两条多线阵CCD图像传感器设置有间距AB，两个多线阵CCD图像传感器距焦点F的距离分别为AF、BF，两个多线阵CXD图像传感器与相机光心C的连线分别构成前视视轴AC与后视视轴BC，且角Z ACF称为前视视角，Z BCF称为后视视角。
全文摘要
本发明涉及对月高分辨率同轨立体成像方法及装置，包括以下步骤1地面准备工作；2相机准备工作；3拍摄图像。本发明解决了将现有的多线阵CCD应用到月球卫星中，本发明解决了速高比误差大、速高比补偿精度低的技术问题，本发明对月高分辨率同轨立体成像的方法与装置可以利用普通的卫星平台姿态控制方法，即相机主光轴始终指向月心，实现高分辨率同轨立体成像。
文档编号G01C11/00GK102331253SQ20111022705
公开日2012年1月25日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者宋宗玺, 常凌颖, 杨建峰, 汶德胜, 薛彬, 赵葆常, 高伟 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所