[发明专利]适用于地外天体探测的可分离式无线组网成像系统及方法

说明书

本发明公开了一种适用于地外天体探测的可分离式无线组网成像系统及成像方法。本发明成像系统包括一台无线控制单元和若干无线相机，无线控制单元和无线相机采用无线连接通信方式，无线相机又分为固定式和分离式，解决了地外天体探测第三视角成像难题，实现在地外天体上独立自主成像，获取更加独特视角的图像和视频数据，更具有关键环节工程状态监视的可视性及展示度，实现了人类首次获取火星车在火星表面移动的过程影像。

技术领域

本发明涉及地外天体探测成像技术领域，具体涉及一种适用于地外天体探测的可分离式无线组网成像系统及方法。

背景技术

地外天体探测已成为国际航天活动的新热点，是一个国家综合国力和创新能力的体现，对国家科技进步、经济建设、社会发展具有十分重要的意义。成像系统是地外天体探测器的眼睛，是几乎所有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地外天体探测活动中，在他们的着陆器或月球车上都搭载了多台成像设备，承担照相、监视、辅助导航等任务，或通过配置多种类型的成像设备来实现更多功能。

20世纪60年代中期到70年代中期，以美国的“勘测者”(Surveyor)系列和苏联的“月球”(Luna)系列为代表，均携带了相机和电视摄像机，用于获取月表图像和探测器的月面工作状态信息，完成月表的地形地貌研究、月球车的导航和路径规划、采样器的动作监视等任务。20世纪末期，美国“探路者”火星着陆器和“旅居者”巡视器，都携带了一套成像系统，为探测目标、巡视路径和地形提供图像信息。21世纪初期，美国的机遇号、勇气号、凤凰号和好奇号火星探测器，均携带了多台相机，用于获取火星表面图像和探测器在火星表面的工作状态信息，完成火星表面地形地貌的研究、巡视器的导航和路径规划、钻取采样的位置选择和动作监视等任务。我国探月工程分为“绕、落、回”三个工程任务阶段，分步实现绕月探测、月面软着陆与巡视勘察和采样返回等工程任务目标。在我国月球探测器上也搭载了多种成像设备，不仅完成了为探测器状态的判断、分析及任务实施过程的执行情况提供视觉信息支持的既定任务，还展现了月球探测器各阶段工作状态，有效提升公众对任务的认知度和参与度，且通过着陆器和巡视器上的成像设备完成了月面上两器互拍任务，大大提高了工程展示度。

传统的成像设备大多数是固定安装在探测器本体结构上，通过其固定视场、定点拍摄，完成其成像任务。当成像设备安装在探测器的运动机构(如机械臂)上时，通过成像设备与机构运动部件配合工作，可实现更大的成像视场，在多幅图像拼接后可实现探测器自拍，如美国“好奇号”火星车自拍照。

然而，与机构运动部件配合仍无法完成单个探测器自拍或多个探测器合影这样的第三视角成像任务。因此，如何从更远的拍摄点、更加独特的视角开展成像任务，寻求新的成像系统及方法尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于地外天体探测的可分离式无线组网成像系统，能够获取更加独特成像视角的图像和视频。

本发明的适用于地外天体探测的可分离式无线组网成像系统，包括：无线控制单元和若干无线相机；

其中，无线相机包括固定式和分离式；固定式和分离式的无线相机均安装在探测器上，分离式无线相机即在固定式无线相机上设置分离装置，通过分离装置实现与探测器的分离；所述分离装置包括电分离接口、分离机构和相机固定结构，其中，相机固定结构一方面固定无线相机，另一方面通过分离机构安装在探测器上；分离装置在探测器系统管理单元提供的一次电源的控制下实现解锁，即完成无线相机与探测器的分离；

所述无线相机内置有成像模块、供电模块和无线通信模块；其中，无线相机与无线控制单元或通过分离装置的电分离接口与无线控制单元连接，根据无线控制单元转发的成像开关指令进行开机，并同时启动供电模块实现自供电、启动无线通信模块建立无线通信链路；分离式无线相机分离后，通过无线通信模块接收成像模式切换指令进行单独成像或组网成像以及成像模式切换；