[发明专利]一种立体测绘与宽幅成像一体化的光学成像方法

说明书

技术领域

本发明属于光学遥感成像技术领域，涉及一种基于三线阵或两线阵测绘原理，能够利用一颗卫星同时满足立体测绘与宽幅成像需求的光学成像方法。

背景技术

现代作战体系对天基战场侦察与监视的情报保障需求趋于多样化，根据遥感探测对象以及情报搜集意图的不同，我国研制发射了多种专用的探测载荷及专用卫星，在提升天基遥感探测能力的同时，也存在系统过于庞杂、卫星功能及应用单一、在轨成像资源利用不充分等问题。

一个典型的例子就是陆地测绘卫星与海洋监视卫星。海洋监视卫星主要为实现大范围海域搜索，根据海洋范围分布广、目标尺度大等特点，决定了其必须优先保障宽覆盖，成像分辨率需求相对较低，如将海洋监视卫星直接应用于陆地观测，其分辨率用于辨识地面常规目标的能力稍显不足，并且定位精度低，无法提供精确的地理信息；而反观陆地测绘卫星，主要功能是提供精确详实的陆地基础地理信息，分辨率高但成像幅宽偏窄，无法满足大范围海域宽幅监视的需求，且其立体测绘能力的优势在海洋目标监视中意义不大。

应用需求及载荷能力的差异决定了采用传统体制的立体测绘卫星与海洋监视卫星无法实现共用，使得各自在轨适宜的成像区域和工作时间被大大压缩，有限的成像资源得不到充分利用，影响了天基装备的使用效能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种立体测绘与宽幅成像一体化的光学成像方法，从而实现单颗卫星功能的复用，提高在轨资源利用率。

本发明包括如下技术方案：

一种立体测绘与宽幅成像一体化的光学成像方法，在卫星上以一定的交会角安装两台或三台线阵相机；每台线阵相机分别安装有用于立体测绘的第一成像探测器和用于宽幅成像的第二成像探测器，通过切入反射镜来实现两个成像探测器的切换；

当进行立体测绘时，卫星以正飞姿态飞行，每台线阵相机通过第一成像探测器进行探测，两台或三台线阵相机以不同的观测角度先后对地面同一航带进行成像，从而实现立体测绘；

当进行宽幅成像时，通过调整卫星姿态使得卫星偏航一定角度飞行，并通过切入反射镜来转换光路使得每台线阵相机通过第二成像探测器实现图像探测，第二成像探测器线阵排列方向与飞行方向垂直；两台或三台线阵相机先后对地面上一条较宽航带的相邻部分进行成像，将所述相邻部分的图像进行拼接获得所述较宽航带的图像，从而实现宽幅成像。

第二成像探测器比第一成像探测器的成像幅宽大。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明为扩展测绘卫星应用范畴，提出了一种立体测绘和宽幅成像一体化的光学成像新体制。其通过对卫星工作模式的灵活转变与载荷的优化设计，将测绘相机的立体测绘能力转变为宽幅拼接能力，成像幅宽提升2～3倍，大大突破传统成像体制的使用限制，使得单星采用一套载荷就可兼顾立体测绘与宽幅监视的应用需求，从而实现单星功能的复用，大幅提升天基成像资源的使用效率。

(2)本发明所实现的宽幅成像能力，不仅限于海洋监视应用，根据实际需要，也可用于陆地的大范围成像，在特定需求下，可提升对陆地资源的宽幅普查能力。

(3)本发明所采用的改进措施简便易行，且不影响原有测绘光路的装调参数，避免了因功能复用而带来的立体测绘精度指标下降等问题，工程代价小，可靠性高，具有良好的工程可实现性。

附图说明

图1为立体测绘模式的成像方式示意图；

图2为宽幅成像模式的成像方式示意图；

图3为立体测绘模式到宽幅成像模式的转换示意图；

图4为用于立体测绘的第一成像探测器安装位置示意图；

图5为用于宽幅成像的第二成像探测器安装位置示意图；

图6为宽幅成像下的卫星偏航角计算示意图；

图7为卫星姿态坐标系示意图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

下面以海洋宽幅监视和陆地立体测绘一体化的光学成像方法为例对本发明进行说明。