[发明专利]高分辨率视频卫星成像系统

摘要

高分辨率视频卫星成像系统，涉及一种视频卫星成像系统，解决现有高空间分辨率和大幅宽的视频成像航天应用的可行性和可靠性是本发明所要解决的技术问题，包括视频成像单元和视频控制单元，视频成像单元包括光学系统、面阵CMOS图像传感器、FPGA、存储器和成像供电模块，所述成像供电模块分别为面阵CMOS图像传感器、FPGA和存储器供电；视频控制单元包括成像控制器、视频压缩组、调焦模块和控制供电模块，控制供电模块分别为成像控制器、视频压缩组和调焦模块供电；本发明采用全局快门工作方式来缩短整帧的曝光时间间隔，降低在卫星摆动过程姿态稳定度的要求，取消了焦面像移补偿机构的使用，缩小了体积降低了重量且无运动部件提高了航天应用的可靠性。

主权项

1.高分辨率视频卫星成像系统，包括视频成像单元和视频控制单元，所述视频成像单元包括光学系统、面阵CMOS图像传感器、FPGA、存储器和成像供电模块，所述成像供电模块分别为面阵CMOS图像传感器、FPGA和存储器供电；视频控制单元包括成像控制器、视频压缩组、调焦模块和控制供电模块，所述控制供电模块分别为成像控制器、视频压缩组和调焦模块供电；所述光学系统将地面景物成像到面阵CMOS图像传感器上，视频控制单元控制面阵CMOS图像传感器在全局快门工作方式或卷帘快门工作方式下的工作电压，所述FPGA对面阵CMOS图像传感器在全局快门工作方式或卷帘快门工作方式下的寄存器配置，产生CMOS图像传感器的驱动时序信号，接收面阵CMOS图像传感器输出的图像数据，采用存储器进行图像数据调理后送入视频压缩组；所述成像控制器根据卫星的摄像任务和轨道参数，对FPGA进行控制，并控制调焦模块对光学系统进行焦距的改变，控制视频压缩组对输入的图像数据进行压缩后进行星下传输；所述卫星成像系统根据卫星的机动能力确定视频成像的轨道高度，根据视频成像的轨道高度和卫星的前后摆能力确定对同一地区的视频成像时间；具体过程为：一、设定卫星的轨道高度为H，则要求卫星能达到的最大的摆动角速度大于式中w为卫星轨道运动的角速度，R为地球的半径；二、根据视频成像卫星的轨道高度H和卫星的最大俯仰角θ_max，确定对同一地区的视频成像时间：(a)根据卫星的最大俯仰角θ_max和卫星的轨道高度H计算卫星的最大斜距L_max，用公式表示为：(b)根据最大斜距L_max计算对应的最大地心半张角a_max，用公式表示为：(c)根据所述最大地心半张角a_max获得卫星飞行的总弧长L_arc_max，用公式表示为：(d)根据总弧长L_arc_max获得对同一地区的视频成像时间t_max，用公式表示为：式中G为万用引力常数，M为地球的质量。