CN105043353B - 反射镜摆动宽幅成像系统及成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种反射镜摆动宽幅成像系统，包括可见光面阵成像相机和摆动反射镜，其中，所述摆动反射镜可转动地设置于可见光面阵成像相机的前端，通过摆动反射镜的转动扩大可见光面阵成像相机的成像视场，实现可见光面阵成像相机对星下点的宽度方向进行多角度拍照，形成一张星下点的宽幅照片。所述摆动反射镜采用间断式转动，当转过一定角度后，停止转动并立即稳定，待可见光面阵成像相机成像后继续转动，周而复始，实现稳定清晰成像。同时提供了上述成像系统的成像方法。在不升级相机配置的条件下提高了成像的幅宽，只是安装一个摆动反射镜，具有质量轻、成本低、成像范围广、分辨率高、实现简单等优点。

Description

反射镜摆动宽幅成像系统及成像方法
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域的一种成像技术，具体地，涉及一种反射镜摆动宽幅成像系统及成像方法。
背景技术
随着航空航天技术的发展，大范围、快速响应、高分辨率、高准确率已成为对地成像侦查卫星的技术发展要求。但由于目前卫星对地成像的幅宽和分辨率都严重受到星载相机配置的限制，现有的成像侦查卫星一般的成像幅宽都在十几公里至几十公里范围，远远达不到突发情况下对地面信息快速精确搜索的任务要求。因此非常有必要对卫星的宽幅成像技术进行研究。
目前现有的一些宽幅成像卫星采用的技术手段有利用单点红外相机扫描宽幅成像，此种方式的成像分辨率较低；还有搭载多台高分辨率相机进行多角度拼接视场，由于需要搭载多台相机，对卫星平台提出了很高的要求，实现困难，成本较高。
本发明所涉及的反射镜摆动宽幅成像技术，目前没有发现同本发明类似的技术说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种反射镜摆动宽幅成像系统及成像方法，该成像系统和成像方法利用反射镜摆动扩大相机成像视场以实现卫星宽幅成像，在不增加原有成像卫星有效载荷，不提高原有相机参数配置的情况下实现卫星宽幅成像。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
一种反射镜摆动宽幅成像系统，包括可见光面阵成像相机和摆动反射镜，其中，所述摆动反射镜可转动地设置于可见光面阵成像相机的前端，通过摆动反射镜的转动扩大可见光面阵成像相机的成像视场，实现可见光面阵成像相机对星下点的宽度方向进行多角度拍照，形成一张星下点的宽幅照片。
优选地，所述摆动反射镜采用间断式转动，当转过一定角度后，停止转动并立即稳定，待可见光面阵成像相机成像后继续转动，周而复始，实现稳定清晰成像。
根据本发明的另一个方面，提供了一种反射镜摆动宽幅成像系统的成像方法，包括如下步骤：
步骤1，卫星在轨运行，当运动至对地观测区域时，反射镜摆动宽幅成像系统开始工作；
步骤2，可见光面阵成像相机前端的摆动反射镜处于初始位置，可见光面阵成像相机成像一次；
步骤3，摆动反射镜开始转动，每次转过一定角度，稳定后可见光面阵成像相机成像一次；
步骤4，重复步骤3的过程，直至摆动反射镜到达终止位置，可见光面阵成像相机随之成像一次；
步骤5，摆动反射镜迅速摆回至初始位置，重复步骤2到步骤4的过程，将过程中成像的图像拼接起来，形成一张对星下观测区域的宽幅照片。
优选地，还包括如下步骤：
步骤6，如果卫星还处在观测区域上空，则重复步骤2到步骤5的过程，继续对观测区域成像；否则，暂停反射镜摆动宽幅成像系统的工作，等待卫星再次运行至观测位置上空后，反射镜摆动宽幅成像系统重新开始工作。
本发明提供的反射镜摆动宽幅成像系统及成像方法，在星载可见光面阵成像相机前安装一个可转动的摆动反射镜，使可见光面阵成像相机的视场随摆动反射镜的转动而转动。从摆动反射镜的初始位置开始，可见光面阵成像相机成像一次，随着摆动反射镜的镜面每转过一定角度，可见光面阵成像相机便完成一次成像，直至终止位置，多次成像(能常在五至二十次之间)；随后摆动反射镜迅速回到初始位置，重复上述运动，可见光面阵成像相机再次完成多次成像，最终将多图像拼接为一张宽幅图像，这便完成了一次对卫星下方的宽幅成像，达到最终目的。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明主要是利用摆动反射镜的转动实现卫星宽幅成像，将摆动反射镜在不同角度时的多个成像，拼接成一个范围几百公里的宽幅图像，仅仅通过增加一个摆动反射镜，达到宽幅成像的目的，有效解决了现有卫星对地成像范围小和宽幅成像分辨率低的问题。极大地提高了我国成像侦查卫星对地面的观测和侦查能力，从根本上解决了突发情况下，卫星对地面情况侦查搜索困难的问题；
2、本发明采用单台可见光面阵成像光学照相机，不用增加原来成像卫星的有效载荷，只是安装一个摆动反射镜，具有质量轻、成本低、成像范围广、分辨率高、实现简单等优点；
3、本发明在不升级相机配置的条件下提高了成像的幅宽，极大地提高了我国成像侦查卫星对地面的观测和侦查能力，在地震或者民航飞机失事等突发情况下，该宽幅成像卫星可以快速精确地完成对事发区域的地面观测成像，对于地面搜索和救援工作都有很大的帮助，将卫星对地成像侦查能力提高一个水平；
4、本发明也可用于无人机对地宽幅成像。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1反射镜摆动宽幅成像系统示意图；
图2图像拼接示意示意图；
图3反射镜摆动宽幅成像系统工作流程图。
图中：
1为可见光面阵成像相机
2为摆动反射镜
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例提供了一种反射镜摆动宽幅成像系统，包括可见光面阵成像相机和摆动反射镜，其中，所述摆动反射镜可转动地设置于可见光面阵成像相机的前端，通过摆动反射镜的转动扩大可见光面阵成像相机的成像视场，实现可见光面阵成像相机对星下点的宽度方向进行多角度拍照，形成一张星下点的宽幅照片。
进一步地，所述摆动反射镜采用间断式转动，当转过一定角度后，停止转动并立即稳定，待可见光面阵成像相机成像后继续转动，周而复始，实现稳定清晰成像。
本实施例提供的反射镜摆动宽幅成像系统，其成像方法，包括如下步骤：
步骤1，卫星在轨运行，当运动至对地观测区域时，反射镜摆动宽幅成像系统开始工作；
步骤2，可见光面阵成像相机前端的摆动反射镜处于初始位置，可见光面阵成像相机成像一次；
步骤3，摆动反射镜开始转动，每次转过一定角度，稳定后可见光面阵成像相机成像一次；
步骤4，重复步骤3的过程，直至摆动反射镜到达终止位置，可见光面阵成像相机随之成像一次；
步骤5，摆动反射镜迅速摆回至初始位置，重复步骤2到步骤4的过程，将过程中成像的图像拼接起来，形成一张对星下观测区域的宽幅照片。
进一步地，还包括如下步骤：
步骤6，如果卫星还处在观测区域上空，则重复步骤2到步骤5的过程，继续对观测区域成像；否则，暂停反射镜摆动宽幅成像系统的工作，等待卫星再次运行至观测位置上空后，反射镜摆动宽幅成像系统重新开始工作。
本实施例中的反射镜摆动宽幅成像系统，包括可见光面阵成像相机和一个可转动的摆动反射镜，其中，置于相机前端的摆动反射镜转动可以扩大相机的成像视场，使相机对星下点的宽度方向进行多角度拍照，将多幅照片拼接起来形成一张星下点的宽幅照片，该成像系统具成像范围广、成像分辨率高的特点。
本实施例使摆动反射镜进行间断式转动，每转过一定角度便停止转动并立即稳定下来，待相机成像完成后继续转动，保证成像稳定清晰。
本实施例提供的反射镜摆动宽幅成像系统及成像方法，针对低轨道对地观测和侦查卫星提出。在对地面观测侦查过程中，由成像相机前端的反射镜摆动，从而使相机视场随之转动，进行多次成像，最后将多幅图像拼接，实现卫星的宽幅成像。
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，本发明的工作过程可以分为以下几个步骤：
(1)卫星在轨运行，当运动至对地观测区域时，星载成像系统开始工作；
(2)相机前端反射镜处于初始位置，相机成像一次；
(3)反射镜开始摆动，每次摆过一定角度，稳定后相机成像一次；
(4)重复步骤(3)的过程直至反射镜达到终止位置，相机随之成像一次；
(5)反射镜迅速摆回至初始位置，重复步骤(2)到步骤(4)的过程，将过程中成像的图像拼接起来，形成一张对星下观测区域的宽幅照片；
(6)如果卫星还处在观测区域上空，则重复步骤(2)到步骤(5)的过程，继续对观测区域成像，否则暂停成像系统工作，等待卫星再次运行至观测位置上空后，成像系统重新开始工作。
卫星到达指定观测区域时，卫星开始拍照成像，反射镜从初始位置开始，每转过一定角度相机成像一次，到达终止位置后反射镜迅速摆回初始位置，再重复摆动，相机随之成像，最终将几十张图像拼接成一幅范围几百公里的宽幅照片。与普通的成像卫星相比，反射镜摆动宽幅成像技术具有成像范围广、成像分辨率高的优点。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种反射镜摆动宽幅成像系统，其特征在于，包括可见光面阵成像相机和摆动反射镜，其中，所述摆动反射镜可转动地设置于可见光面阵成像相机的前端，通过摆动反射镜的转动扩大可见光面阵成像相机的成像视场，实现可见光面阵成像相机对星下点的宽度方向进行多角度拍照，形成一张星下点的宽幅照片；
所述摆动反射镜采用间断式转动，当转过一定角度后，停止转动并立即稳定，待可见光面阵成像相机成像后继续转动，周而复始，实现稳定清晰成像。
2.一种反射镜摆动宽幅成像系统的成像方法，其特征在于，采用权利要求1所述的反射镜摆动宽幅成像系统，包括如下步骤：
步骤1，卫星在轨运行，当运动至对地观测区域时，反射镜摆动宽幅成像系统开始工作；
步骤2，可见光面阵成像相机前端的摆动反射镜处于初始位置，可见光面阵成像相机成像一次；
步骤3，摆动反射镜开始转动，每次转过一定角度，稳定后可见光面阵成像相机成像一次；
步骤4，重复步骤3的过程，直至摆动反射镜到达终止位置，可见光面阵成像相机随之成像一次；
步骤5，摆动反射镜迅速转回至初始位置，重复步骤2到步骤4的过程，将过程中成像的图像拼接起来，形成一张对星下观测区域的宽幅照片；
还包括如下步骤：
步骤6，如果卫星还处在观测区域上空，则重复步骤2到步骤5的过程，继续对观测区域成像；否则，暂停反射镜摆动宽幅成像系统的工作，等待卫星再次运行至观测位置上空后，反射镜摆动宽幅成像系统重新开始工作。
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