CN105300440B - 星载遥感图像目标处理系统地面测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种星载遥感图像目标处理系统地面测试装置及方法，该套装置包括载荷数据模拟单元、轨道及姿态模拟单元、供电单元、数据处理单元、结果显示及分析单元、主控单元等。本发明所提供的装置可高效地完成星载遥感图像目标处理系统的各项测试任务，填补了在星载遥感图像目标处理系统测试领域的空白。本发明已经在某小型光学遥感卫星图像目标处理系统地面测试系统构建中实现，方案可行、稳定可靠。

Description

星载遥感图像目标处理系统地面测试装置及方法

技术领域

本发明涉及卫星产品测试技术领域，具体地，涉及遥感卫星图像目标处理系统测试领域。

背景技术

随着遥感卫星上数据处理能力的不断增强，星载遥感图像目标处理系统已经具备了飞行应用条件。星载遥感图像目标处理系统接收载荷输出的图像数据，完成特定目标图像的提取与定位解算，最终输出目标图像和定位结果，通常由数据接收模块、目标提取模块、定位解算模块、结果输出模块、遥测遥控模块以及电源模块等功能模块组成。

为完成星载遥感图像目标处理系统的地面测试任务，需要配置一套完整且高效的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，以保证星上系统产品的正确性和可靠性。现有技术不能高效地完成星载遥感图像目标处理系统地面测试。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载遥感图像目标处理系统地面测试装置及方法，利用该装置可高效地完成星载遥感图像目标处理系统的各项测试任务。

本发明提供的技术方案如下：一种星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，其特征在于，该套装置包含如下单元或组件：

根据本发明提供的一种星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，包括如下装置：

载荷数据模拟单元：用于按照轨道及姿态模拟单元提供的成像参数结合图像数据库生成模拟相机数据，依据各通道行频参数输出载荷模拟数据；

轨道及姿态模拟单元：用于按照用户事先设定的仿真条件，实时推算卫星轨道数据和姿态数据，输出卫星轨道瞬根、滚动、俯仰以及偏航姿态数据；

供电单元：用于模拟卫星总体电路分系统向星载遥感图像目标处理系统供电，提供实时电压、实时电流这些工作状态参数；

数据处理单元：用于完成星载遥感图像目标处理系统处理结果的接收、空帧剔除、数据格式解析这些处理，输出结果显示及分析单元所需的格式数据；

结果显示及分析单元：用于完成星载遥感图像目标处理系统处理结果的显示，并对处理结果的检测率和虚警率参数进行分析，输出各参数分析结果；

主控单元：用于提供连接星载遥感图像目标处理系统的OC门、总线以及模拟遥测采集接口，并提供授时服务，具备工作参数配置、生成及任务规划功能，具备遥测数据分析及显示功能。

优选地，所述载荷数据模拟单元，具体为：

所述载荷数据模拟单元与主控单元连接，所述载荷数据模拟单元接收主控单元发送的授时信号和工作参数，向主控单元回送工作状态；

所述载荷数据模拟单元与轨道及姿态模拟单元连接，所述载荷数据模拟单元接收轨道及姿态模拟单元发送的行频参数、成像参数这些数据；

所述载荷数据模拟单元与星载遥感图像目标处理系统的数据接收模块连接，所述载荷数据模拟单元发送模拟的载荷数据。

优选地，所述轨道及姿态模拟单元，具体为：

所述轨道及姿态模拟单元与主控单元连接，所述轨道及姿态模拟单元接收主控单元发送的授时信号和工作参数，向主控单元回送工作状态；

所述轨道及姿态模拟单元与载荷数据模拟单元连接，所述轨道及姿态模拟单元发送载荷数据模拟单元工作所需的行频参数和成像参数；

所述轨道及姿态模拟单元与星载遥感图像目标处理系统的数据接收模块连接，所述轨道及姿态模拟单元发送模拟的卫星轨道及姿态模拟数据。

优选地，所述供电单元，具体为：

所述供电单元与主控单元连接，所述供电单元接收主控单元发送的工作参数，向主控单元回送工作状态；

所述供电单元与星载遥感图像目标处理系统的电源模块连接，所述供电单元提供星载遥感图像目标处理系统工作所需的一次电压。

优选地，所述数据处理单元，具体为：

所述数据处理单元与主控单元连接，所述数据处理单元接收主控单元发送的工作参数，向主控单元回送工作状态；

所述数据处理单元与星载遥感图像目标处理系统的结果输出模块连接，所述数据处理单元接收星上系统输出的目标图像和定位数据；

所述数据处理单元与结果显示及分析单元连接，所述数据处理单元向结果显示及分析单元输出特定格式的结果数据。

优选地，所述结果显示及分析单元，具体为：

所述结果显示及分析单元与主控单元连接，所述结果显示及分析单元接收主控单元发送的工作参数，向主控单元回送工作状态及分析结果；

所述结果显示及分析单元与数据处理单元连接，所述结果显示及分析单元接收数据处理单元发送的结果数据。

优选地，所述主控单元，具体为：

所述主控单元与载荷数据模拟单元相连，所述主控单元发送载荷数据模拟单元工作所需的授时信号和工作参数，接收、处理及显示载荷数据模拟单元工作状态；

所述主控单元与轨道及姿态模拟单元连接，所述主控单元发送轨道及姿态模拟单元工作所需的授时信号和工作参数，接收、处理及显示轨道及姿态模拟单元工作状态；

所述主控单元与供电单元连接，所述主控单元发送供电单元工作所需的工作参数，接收、处理及显示供电单元工作状态；

所述主控单元与数据处理单元连接，所述主控单元发送数据处理单元工作所需的工作参数，接收、处理及显示数据处理单元工作状态；

所述主控单元与结果显示及分析单元连接，所述主控单元发送结果处理及分析单元工作所需测工作参数，接收、处理及显示结果显示及分析单元工作状态；

其中，

所述主控单元提供与星载遥感图像目标处理系统的OC门指令线接口，所述主控单元实现对星载图像目标处理分系统单机开关、工作状态设置这些控制；

所述主控单元提供与星载遥感图像目标处理系统的总线接口，所述主控单元实现对星载系统注数指令发送、工作参数上注、数字遥测采集这些功能；

所述主控单元提供与星载遥感图像目标处理系统的模拟遥测采集接口，所述主控单元实现对星载遥感图像目标处理系统电压、温度这些模拟状态的监控；

所述主控单元具备时钟源，所述主控单元向载荷数据模拟单元、轨道及姿态模拟单元提供授时服务；

所述主控单元具备工作参数配置、生成及任务规划功能，所述主控单元向载荷数据模拟单元、轨道及姿态模拟单元、供电单元、数据处理单元、结果显示及分析单元提供工作参数配置服务，实现测试流程的控制；

所述主控单元具备遥测数据分析及显示功能，所述主控单元实时显示星上系统和地面各测试设备的工作状态，对异常情况及时向用户发出提醒。

根据本发明提供的一种利用上述的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置进行星载遥感图像目标处理系统测试的方法，包括如下步骤：

步骤1：对测试场地进行供电和接地安全检查，按测试状态完成测试设备与待测设备连接，按操作流程启动地面测试设备；

步骤2：启动主控单元授时功能，向载荷数据模拟单元和轨道及姿态模拟单元提供授时服务；

步骤3：启动主控单元任务规划功能，按照测试用例设置完成载荷数据模拟单元、轨道及姿态模拟单元、供电单元、数据处理单元、结果显示及分析单元的工作参数配置及生成，并注入到载荷数据模拟单元、轨道及姿态模拟单元、供电单元、数据处理单元、结果显示及分析单元中；

步骤4：到达用户设定的测试开始时间，主控单元的任务规划功能向星上系统发送开机、工作参数配置这些指令，载荷数据模拟单元和轨道及姿态模拟单元向星上系统发送模拟数据，数据处理单元和结果显示及分析单元开始接收星上系统下传的处理结果数据，用户监视地面测试设备和星上产品的工作状态遥测；

步骤5：到达用户设定的测试结束时间，主控单元的任务规划功能向星上系统发送关机指令，载荷数据模拟单元和轨道及姿态模拟单元停止向星上系统发送模拟数据，数据处理单元停止工作，结果显示及分析单元给出本次测试的检测率和虚警率指标的最终统计结果，本用例测试流程结束。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供一种星载遥感图像目标处理系统地面测试装置及方法，利用该装置可高效地完成星载遥感图像目标处理系统的各项测试任务，填补了在星载遥感图像目标处理系统测试领域的空白。

2、本发明已经在某小型光学遥感卫星图像目标处理系统地面测试系统构建中实现，方案可行、稳定可靠。

3、本发明所公开的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置对其他卫星或航天器地面测试系统设计具有一定的借鉴意义。

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为星载遥感图像目标处理系统地面测试装置框图；

图2为PXI架构数据模拟器框图；

图3为PXI架构控制处理器框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。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。

为减小测试系统规模，提高测试系统可靠性，本实施例基于成熟PC技术的通用PXI架构来构建(PCI Extensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展，由美国国家仪器公司主导开发的一种通用测试系统总线)。具体实现方式是以采购成熟的PXI模块化产品为主结合少量自研PXI模块和软件的形式构建。

本实施例将载荷数据模拟单元与轨道及姿态模拟单元集成为一套PXI设备，称为数据模拟器，主要由PXI机箱、PXI控制器、RAID磁盘阵列、FlexRIO模块、FlexRIO适配器、轨道及姿态数据发送模块等组成，如图2所示。各模块选型情况详见下表1。

表1 数据模拟器模块选型表

本实施例将主控单元和数据处理单元集成为一套PXI设备，称为控制处理器，主要由PXI机箱、PXI控制器、RAID磁盘阵列、FlexRIO模块、FlexRIO适配器、高稳时钟源、模拟遥测采集单元、指令/总线接口模块等组成，如图3所示。各模块选型情况详见下表2。

表2 控制处理器模块选型表

本实施例中的结果显示及分析单元采用HP公司生产的Z800工作站结合专业级显示终端完成结果的显示及参数分析统计功能。

本实施例中的供电单元采用安捷伦公司生产品的标准电源模块，可通过LXI接口完成对电源模块的控制和状态采集。

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 (8)

1.一种星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，其特征在于，包括如下装置：

载荷数据模拟单元：用于按照轨道及姿态模拟单元提供的成像参数结合图像数据库生成模拟相机数据，依据各通道行频参数输出载荷模拟数据；

轨道及姿态模拟单元：用于按照用户事先设定的仿真条件，实时推算卫星轨道数据和姿态数据，输出卫星轨道瞬根、滚动、俯仰以及偏航姿态数据；

供电单元：用于模拟卫星总体电路分系统向星载遥感图像目标处理系统供电，提供实时电压和实时电流这些工作状态参数；

数据处理单元：用于完成星载遥感图像目标处理系统处理结果的接收、空帧剔除以及数据格式解析这些处理，输出结果显示及分析单元所需的格式数据；

结果显示及分析单元：用于完成星载遥感图像目标处理系统处理结果的显示，并对处理结果的检测率和虚警率参数进行分析，输出各参数分析结果；

主控单元：用于提供连接星载遥感图像目标处理系统的OC门、总线以及模拟遥测采集接口，并提供授时服务，具备工作参数配置、生成及任务规划功能，具备遥测数据分析及显示功能；

所述载荷数据模拟单元与主控单元连接，所述轨道及姿态模拟单元与主控单元连接，所述供电单元与主控单元连接，所述数据处理单元与主控单元连接，所述结果显示及分析单元与主控单元连接。

2.根据权利要求1所述的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，其特征在于，所述载荷数据模拟单元，具体为：

所述载荷数据模拟单元接收主控单元发送的授时信号和工作参数，向主控单元回送工作状态；

所述载荷数据模拟单元与轨道及姿态模拟单元连接，所述载荷数据模拟单元接收轨道及姿态模拟单元发送的行频参数和成像参数这些数据；

所述载荷数据模拟单元与星载遥感图像目标处理系统的数据接收模块连接，所述载荷数据模拟单元发送模拟的载荷数据。

3.根据权利要求1所述的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，其特征在于，所述轨道及姿态模拟单元，具体为：

所述轨道及姿态模拟单元接收主控单元发送的授时信号和工作参数，向主控单元回送工作状态；

所述轨道及姿态模拟单元与载荷数据模拟单元连接，所述轨道及姿态模拟单元发送载荷数据模拟单元工作所需的行频参数和成像参数；

所述轨道及姿态模拟单元与星载遥感图像目标处理系统的数据接收模块连接，所述轨道及姿态模拟单元发送模拟的卫星轨道及姿态模拟数据。

4.根据权利要求1所述的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，其特征在于，所述供电单元，具体为：

所述供电单元接收主控单元发送的工作参数，向主控单元回送工作状态；

所述供电单元与星载遥感图像目标处理系统的电源模块连接，所述供电单元提供星载遥感图像目标处理系统工作所需的一次电压。

5.根据权利要求1所述的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，其特征在于，所述数据处理单元，具体为：

所述数据处理单元接收主控单元发送的工作参数，向主控单元回送工作状态；

所述数据处理单元与星载遥感图像目标处理系统的结果输出模块连接，所述数据处理单元接收星载遥感图像目标处理系统输出的目标图像和定位数据；

所述数据处理单元与结果显示及分析单元连接，所述数据处理单元向结果显示及分析单元输出特定格式的结果数据。

6.根据权利要求1所述的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，其特征在于，所述结果显示及分析单元，具体为：

所述结果显示及分析单元接收主控单元发送的工作参数，向主控单元回送工作状态及分析结果；

所述结果显示及分析单元与数据处理单元连接，所述结果显示及分析单元接收数据处理单元发送的结果数据。

7.根据权利要求1所述的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置，其特征在于，所述主控单元，具体为：

所述主控单元发送载荷数据模拟单元工作所需的授时信号和工作参数，接收、处理以及显示载荷数据模拟单元工作状态；

所述主控单元发送轨道及姿态模拟单元工作所需的授时信号和工作参数，接收、处理以及显示轨道及姿态模拟单元工作状态；

所述主控单元发送供电单元工作所需的工作参数，接收、处理以及显示供电单元工作状态；

所述主控单元发送数据处理单元工作所需的工作参数，接收、处理以及显示数据处理单元工作状态；

所述主控单元发送结果处理及分析单元工作所需测工作参数，接收、处理以及显示结果显示及分析单元工作状态；

其中，

所述主控单元提供与星载遥感图像目标处理系统的OC门指令线接口，所述主控单元实现对星载遥感图像目标处理系统单机开关和工作状态设置这些控制；

所述主控单元提供与星载遥感图像目标处理系统的总线接口，所述主控单元实现对星载系统注数指令发送、工作参数上注以及数字遥测采集这些功能；

所述主控单元提供与星载遥感图像目标处理系统的模拟遥测采集接口，所述主控单元实现对星载遥感图像目标处理系统电压和温度这些模拟状态的监控；

所述主控单元具备时钟源，所述主控单元向载荷数据模拟单元、轨道及姿态模拟单元提供授时服务；

所述主控单元具备工作参数配置、生成及任务规划功能，所述主控单元向载荷数据模拟单元、轨道及姿态模拟单元、供电单元、数据处理单元以及结果显示及分析单元提供工作参数配置服务，实现测试流程的控制；

所述主控单元具备遥测数据分析及显示功能，所述主控单元实时显示星载遥感图像目标处理系统和地面各测试设备的工作状态，对异常情况及时向用户发出提醒。

8.一种利用权利要求1所述的星载遥感图像目标处理系统地面测试装置进行星载遥感图像目标处理系统测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对测试场地进行供电和接地安全检查，按测试状态完成测试设备与待测设备连接，按操作流程启动地面测试设备；

步骤2：启动主控单元授时功能，向载荷数据模拟单元和轨道及姿态模拟单元提供授时服务；

步骤3：启动主控单元任务规划功能，按照测试用例设置完成载荷数据模拟单元、轨道及姿态模拟单元、供电单元、数据处理单元以及结果显示及分析单元的工作参数配置及生成，并注入到载荷数据模拟单元、轨道及姿态模拟单元、供电单元、数据处理单元以及结果显示及分析单元中；

步骤4：到达用户设定的测试开始时间，主控单元的任务规划功能向星载遥感图像目标处理系统发送开机和工作参数配置这些指令，载荷数据模拟单元和轨道及姿态模拟单元向星载遥感图像目标处理系统发送模拟数据，数据处理单元和结果显示及分析单元开始接收星载遥感图像目标处理系统下传的处理结果数据，用户监视地面测试设备和星上产品的工作状态遥测；

步骤5：到达用户设定的测试结束时间，主控单元的任务规划功能向星载遥感图像目标处理系统发送关机指令，载荷数据模拟单元和轨道及姿态模拟单元停止向星载遥感图像目标处理系统发送模拟数据，数据处理单元停止工作，结果显示及分析单元给出本次测试的检测率和虚警率指标的最终统计结果，本用例测试流程结束。