CN103983250B - 一种空间目标天基成像方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空间目标天基成像方法及装置，方法包括：1）控制天基成像系统根据地面预报仿真规划的运动轨迹运动并对目标卫星进行连续光学摄像；2）根据目标卫星的星下点轨迹，判断目标卫星是否进入天基成像系统引导视场，若是则执行步骤3），否则返回执行步骤1）；3）控制天基成像系统采用跟踪成像方式对目标卫星跟踪，并进行连续光学摄像。本发明根据地面预报仿真规划的运动轨迹提前转动省去系统启动、加速花去的时间，当目标卫星进入天基成像系统引导视场时，采用跟踪成像方式可以校正由于地面规划产生的偏差，从而实现了对空间目标简单、高效的天基成像。

Description

一种空间目标天基成像方法及装置
技术领域
本发明涉及空间目标天基光学成像技术领域，具体的说，涉及一种空间目标天基成像方法及装置。
背景技术
空间目标光学成像仿真在天基光学观测系统研制开发过程中具有重要的价值和意义。现有的空间目标天基光学成像所采用的模式有跟踪成像模式及等待成像模式。
跟踪成像方式：由地面引导天基成像系统进行粗定向，然后锁定目标，接着转自主跟踪，精确定向，并在光学摄像过程中连续跟踪目标，以延长拍摄时间。这种方式的优点是对目标的观测时间较长，利于光学成像。缺点是对天基成像系统的自主能力要求很高，需要增加空间目标捕获、跟踪、识别系统，系统比较复杂。另外，当逼近距离较近时，目标相对观测系统的角速度很大，快速跟踪的实现难度大。
等待成像方式：根据地面站指令，天基成像系统提前进行姿态机动，指向预定方向，等待目标穿过视场时进行摄像。这种方式的优点是系统简单，可靠性较高。缺点是仅能对空间目标进行“被动”观测，观测时间短，对成像观测的时机要求很高，相应地对目标的预报精度要求也高。
因此，需要对现有的空间目标天基成像方法进行改进。
发明内容
本发明的一目的在于，提供一种空间目标天基成像方法及装置，其能够根据观测卫星与目标卫星的运动特性采用地面规划运动轨迹以及校正由于地面规划产生的偏差，以实现对空间目标简单、高效的天基成像。
为实现上述目的，本发明提供了一种空间目标天基成像方法，包括以下步骤：（1）控制天基成像系统根据地面预报仿真规划的运动轨迹运动并对目标卫星进行连续光学摄像；（2）根据目标卫星的星下点轨迹，判断目标卫星是否进入天基成像系统引导视场，若是则执行步骤（3），否则返回执行步骤（1）；（3）控制天基成像系统采用跟踪成像方式对目标卫星跟踪，并进行连续光学摄像。
为实现上述目的，本发明还提供了一种空间目标天基成像装置，包括第一控制单元、判断单元、第二控制单元以及成像单元；所述第一控制单元与所述成像单元相连，用于控制天基成像系统根据地面预报仿真规划的运动轨迹运动，同时调用所述成像单元对目标卫星进行连续光学摄像；所述判断单元分别与所述第一控制单元以及第二控制单元相连，用于根据目标卫星的星下点轨迹判断目标卫星是否进入天基成像系统引导视场，若进入则调用所述第二控制单元，否则调用所述第一控制单元；所述第二控制单元进一步与所述成像单元相连，用于控制天基成像系统采用跟踪成像方式对目标卫星跟踪，同时调用所述成像单元对目标卫星进行连续光学摄像。
本发明的优点在于，根据地面预报仿真规划的运动轨迹提前转动省去系统启动、加速花去的时间，当目标卫星进入天基成像系统引导视场时，采用跟踪成像方式可以校正由于地面规划产生的偏差，从而实现了对空间目标简单、高效的天基成像。
附图说明
图1，本发明所述的一种空间目标天基成像方法的流程图；
图2，本发明所述的一种空间目标天基成像装置的架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的一种空间目标天基成像方法及装置做详细说明。
参见图1，本发明所述的一种空间目标天基成像方法的流程图，所述方法包括以下步骤：S11：控制天基成像系统根据地面预报仿真规划的运动轨迹运动并对目标卫星进行连续光学摄像；S12：根据目标卫星的星下点轨迹，判断目标卫星是否进入天基成像系统引导视场，若是则执行步骤S13，否则返回执行步骤S11；S13：控制天基成像系统采用跟踪成像方式对目标卫星跟踪，并进行连续光学摄像。以下是对上述步骤的详细描述。
S11：控制天基成像系统根据地面预报仿真规划的运动轨迹运动并对目标卫星进行连续光学摄像。
由于当目标卫星由近及远进入天基成像系统视场时，观测卫星与目标卫星相对运动速度大，因此通过地面预报仿真规划的运动轨迹，控制天基成像系统提前启动，省去系统启动、加速花去的时间，减小两星相对运动，可以拍摄到近距离的目标卫星图像，且在捕获跟踪系统失效的情况下仍然可以对空间目标天基成像。
步骤S11可以采用以下步骤实施：1）根据地面预报仿真规划天基成像系统运动轨迹，获取轨迹运动包；其中，所述地面预报为精度较低的粗预报，所述轨迹运动包中包括控制天基成像系统提前转动，以减小观测卫星与目标卫星之间的相对运动速度。2）通过地面上注所述轨迹运动包；将所述轨迹运动包发送至天基成像系统，以控制其运动；同时姿控分系统也接收所述轨迹运动包并受其控制而运动。3）控制天基成像系统根据所述轨迹运动包中的运动轨迹运动并对目标卫星进行连续光学摄像。天基成像系统及姿控分系统根据所述轨迹运动包，在每个预定时刻运动到预定位置，并在此运动过程中连续成像；也即通过提前启动，减小两星相对运动，可以拍摄到近距离的目标卫星图像。
S12：根据目标卫星的星下点轨迹，判断目标卫星是否进入天基成像系统引导视场，若是则执行步骤S13，否则返回执行步骤S11。
判断标准是：目标卫星的运动轨迹与地面仿真的目标卫星的轨迹在误差允许范围内，即判定进入了引导视场。例如，地面预报误差在2000m，天基成像系统判断目标卫星在引导视场中产生的运动轨迹偏差在2000m内，即可认为目标卫星进入了引导视场。
S13：控制天基成像系统采用跟踪成像方式对目标卫星跟踪，并进行连续光学摄像。
当观测卫星逐渐靠近目标卫星时，两星相对运动速度由慢到快，利于捕获、平稳跟踪目标。当目标卫星进入天基成像系统引导视场时，启动跟踪成像模式，光学成像系统在此运动过程中连续成像；由于跟踪成像方式对目标的观测时间较长，利于光学成像。
步骤S13可以采用以下步骤实施：1）由地面引导天基成像系统进行预定向后锁定目标卫星；2）控制天基成像系统对目标卫星进行自主跟踪，并进行连续光学摄像。也即，先由地面引导天基成像系统进行粗定向锁定目标；接着转自主跟踪，精确定向；并在光学摄像过程中连续跟踪目标，以延长拍摄时间。
本发明所述的空间目标天基成像方法，根据地面预报仿真规划的运动轨迹提前转动省去系统启动、加速花去的时间，当目标卫星进入天基成像系统引导视场时，采用跟踪成像方式可以校正由于地面规划产生的偏差，从而实现了对空间目标简单、高效的天基成像。
参见图2，本发明所述的一种空间目标天基成像装置的架构图，所述装置包括第一控制单元21、判断单元22、第二控制单元23以及成像单元24。
所述第一控制单元21与所述成像单元24相连，用于控制天基成像系统根据地面预报仿真规划的运动轨迹运动，同时调用所述成像单元24对目标卫星进行连续光学摄像。由于当目标卫星由近及远进入天基成像系统视场时，观测卫星与目标卫星相对运动速度大，因此通过地面预报仿真规划的运动轨迹，控制天基成像系统提前启动，省去系统启动、加速花去的时间，减小两星相对运动，可以拍摄到近距离的目标卫星图像，且在捕获跟踪系统失效的情况下仍然可以对空间目标天基成像。
所述第一控制单元21进一步包括一获取模块211、一上注模块212以及运动控制模块213。所述获取模块211用于根据地面预报仿真规划天基成像系统运动轨迹，获取轨迹运动包；所述上注模块212与所述获取模块211相连，用于通过地面上注所述获取模块211所获取的轨迹运动包；所述运动控制模块213分别与所述上注模块212以及成像单元24相连，用于控制天基成像系统根据所述轨迹运动包中的运动轨迹运动，同时调用所述成像单元24对目标卫星进行连续光学摄像。
所述判断单元22分别与所述第一控制单元21以及第二控制单元23相连，用于根据目标卫星的星下点轨迹判断目标卫星是否进入天基成像系统引导视场，若进入则调用所述第二控制单元23，否则调用所述第一控制单元21。判断标准是：目标卫星的运动轨迹与地面仿真的目标卫星的轨迹在误差允许范围内，即判定进入了引导视场。例如，地面预报误差在2000m，天基成像系统判断目标卫星在引导视场中产生的运动轨迹偏差在2000m内，即可认为目标卫星进入了引导视场。
所述第二控制单元23进一步与所述成像单元24相连，用于控制天基成像系统采用跟踪成像方式对目标卫星跟踪，同时调用所述成像单元24对目标卫星进行连续光学摄像。当观测卫星逐渐靠近目标卫星时，两星相对运动速度由慢到快，利于捕获、平稳跟踪目标。当目标卫星进入天基成像系统引导视场时，启动跟踪成像模式，光学成像系统在此运动过程中连续成像；由于跟踪成像方式对目标的观测时间较长，利于光学成像。
所述第二控制单元23进一步包括一锁定模块231以及一跟踪控制模块232。所述锁定模块231用于由地面引导天基成像系统进行预定向后锁定目标卫星；所述跟踪控制模块232分别与所述锁定模块231以及成像单元24相连，用于控制天基成像系统对目标卫星进行自主跟踪，同时调用所述成像单元24对目标卫星进行连续光学摄像。也即，先由地面引导天基成像系统进行粗定向锁定目标；接着转自主跟踪，精确定向；并在光学摄像过程中连续跟踪目标，以延长拍摄时间。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种空间目标天基成像方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)控制天基成像系统根据地面预报仿真规划的运动轨迹运动并对目标卫星进行连续光学摄像；(2)根据目标卫星的星下点轨迹，判断目标卫星是否进入天基成像系统引导视场，若是则执行步骤(3)，否则返回执行步骤(1)；(3)控制天基成像系统采用跟踪成像方式对目标卫星跟踪，并进行连续光学摄像；
其中步骤(1)进一步包括：(11)根据地面预报仿真规划天基成像系统运动轨迹，获取轨迹运动包；(12)通过地面上注所述轨迹运动包；(13)控制天基成像系统根据所述轨迹运动包中的运动轨迹运动并对目标卫星进行连续光学摄像。
2.根据权利要求1所述空间目标天基成像方法，其特征在于，步骤(3)进一步包括：(31)由地面引导天基成像系统进行预定向后锁定目标卫星；(32)控制天基成像系统对目标卫星进行自主跟踪，并进行连续光学摄像。
3.一种空间目标天基成像装置，其特征在于，包括第一控制单元、判断单元、第二控制单元以及成像单元；所述第一控制单元与所述成像单元相连，用于控制天基成像系统根据地面预报仿真规划的运动轨迹运动，同时调用所述成像单元对目标卫星进行连续光学摄像；所述判断单元分别与所述第一控制单元以及第二控制单元相连，用于根据目标卫星的星下点轨迹判断目标卫星是否进入天基成像系统引导视场，若进入则调用所述第二控制单元，否则调用所述第一控制单元；所述第二控制单元进一步与所述成像单元相连，用于控制天基成像系统采用跟踪成像方式对目标卫星跟踪，同时调用所述成像单元对目标卫星进行连续光学摄像。
4.根据权利要求3所述空间目标天基成像装置，其特征在于，所述第一控制单元进一步包括一获取模块、一上注模块以及运动控制模块；所述获取模块用于根据地面预报仿真规划天基成像系统运动轨迹，获取轨迹运动包；所述上注模块与所述获取模块相连，用于通过地面上注所述获取模块所获取的轨迹运动包；所述运动控制模块分别与所述上注模块以及成像单元相连，用于控制天基成像系统根据所述轨迹运动包中的运动轨迹运动，同时调用所述成像单元对目标卫星进行连续光学摄像。
5.根据权利要求3所述空间目标天基成像装置，其特征在于，所述第二控制单元进一步包括一锁定模块、一跟踪控制模块；所述锁定模块用于由地面引导天基成像系统进行预定向后锁定目标卫星；所述跟踪控制模块分别与所述锁定模块以及成像单元相连，用于控制天基成像系统对目标卫星进行自主跟踪，同时调用所述成像单元对目标卫星进行连续光学摄像。
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