CN115118876B - 拍摄参数的确定方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拍摄参数的确定方法、装置及计算机可读存储介质。其中，该方法包括：根据卫星的位置预报信息确定初始时刻；确定卫星在初始时刻时的初始姿态；根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，其中，卫星在目标时刻处于目标姿态，并且在卫星满足预设条件时，图像采集设备指向目标区域，预设条件为卫星的俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值；根据预设的拍摄时长以及目标时刻确定图像采集设备的开机时刻，并根据开机时刻以及目标姿态确定卫星的拍摄参数。本发明解决了在卫星对目标星体上的目标区域进行拍摄时所存在的拍摄准确度低的技术问题。

Description

拍摄参数的确定方法、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及深空探测领域，具体而言，涉及一种拍摄参数的确定方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
在火星探测任务中，为了保障着陆器的安全着陆，环绕火星的卫星需要在正式着陆之前的科学探测阶段完成对首选着陆区的高分辨率立体地形探测，探测的目标区域为以着陆点为中心，呈现椭圆形的区域。卫星携带有高分辨率相机，可通过线阵推扫的方式获取目标区域的高分辨率影像数据。其中，该方式拍摄得到的图像呈条带状，成像幅宽受轨道高度和视场角约束，例如，如图1所示，图像的成像幅宽仅有约9km，因此需要多次拍摄，多组图片拼接成覆盖目标区域的地形图像。其中，在图1中，以目标区域以着陆点为中心，共划分了9个区域，卫星需完成对该9个区域不同角度，共18次拍摄。此外，如图2所示，为了实现目标区域的立体成像，卫星需要从不同角度对目标区域进行成像，即异轨成像。例如，在图2中，在单次拍摄目标区域中的某一覆盖区域时，对于覆盖区域上的探测目标，卫星需要沿飞行方向进行前视探测与后视探测，从而组成“前视-后视”像对。当卫星飞行轨迹不严格经过目标上空时，会侧摆一个角度去拍摄。
需要注意到的是，由于涉及多组图像间拼接与异轨成像结果的重叠，在对火星上的目标区域进行拍摄时，高分辨率相机的开机时刻以及在高分辨率相机拍摄时卫星的姿态都将直接影响到所拍摄的图像的精度。若精度不足可能造成同一区域异轨成像结果重叠率不足，立体信息构筑不全，或不同区域两组照片拼接时存在未拍摄到的空隙。由于现有技术还未针对着陆火星进行深入探索，因此暂时还未有关于拍摄火星上的目标区域时的拍摄参数计算方法，从而使得在卫星对火星上的目标区域进行拍摄时存在拍摄准确度低的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种拍摄参数的确定方法、装置及计算机可读存储介质，以至少解决在卫星对目标星体上的目标区域进行拍摄时所存在的拍摄准确度低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种拍摄参数的确定方法，包括：根据卫星的位置预报信息确定初始时刻，其中，卫星至少设置有图像采集设备，图像采集设备用于采集目标星体上目标区域的图像信息，初始时刻为卫星出现在目标区域上空且卫星的星下点与目标区域为相同纬度的时刻；确定卫星在初始时刻时的初始姿态；根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，其中，卫星在目标时刻处于目标姿态，并且在卫星满足预设条件时，图像采集设备指向目标区域，预设条件为卫星的俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值；根据预设的拍摄时长以及目标时刻确定图像采集设备的开机时刻，并根据开机时刻以及目标姿态确定卫星的拍摄参数。
进一步地，拍摄参数的确定方法还包括：基于目标星体确定卫星的纬度信息以及经度信息，其中，卫星围绕目标星体运行；确定卫星运行至目标位置时的时刻为初始时刻，其中，目标位置为卫星与目标区域处于同一纬度，并且卫星的所处经度与目标区域的所处经度之间的偏差小于预设角度的位置。
进一步地，拍摄参数的确定方法还包括：获取初始时刻时的第一矢量与第二矢量，其中，第一矢量为在目标星体固联坐标系下目标星体的质心指向目标区域的矢量，第二矢量为在目标星体固联坐标系下目标星体的质心指向卫星的矢量；根据第一矢量以及第二矢量确定第三矢量，其中，第三矢量为在目标星体固联坐标系下卫星指向目标区域的矢量；根据第二矢量以及第三矢量确定初始姿态。
进一步地，拍摄参数的确定方法还包括：根据第二矢量确定第一转换矩阵，其中，第一转换矩阵为目标星体固联坐标系转换为卫星轨道坐标系的转换矩阵；计算第一转换矩阵与第三矢量的乘积，得到第四矢量，其中，第四矢量为在卫星轨道坐标系下卫星指向目标区域的矢量；根据第四矢量与第五矢量确定初始姿态，其中，第五矢量为图像采集设备的光轴在卫星本体坐标系下的矢量。
进一步地，拍摄参数的确定方法还包括：在根据第四矢量与第五矢量确定初始姿态之前，获取第二转换矩阵以及第六矢量，其中，第二转换矩阵为相机坐标系转换为卫星本体坐标系的转换矩阵，第六矢量为图像采集设备的光轴在相机坐标系下的矢量；计算第二转换矩阵与第六矢量的乘积，得到第五矢量。
进一步地，拍摄参数的确定方法还包括：根据第四矢量与第五矢量确定第三转换矩阵，其中，第三转换矩阵为卫星轨道坐标系转换为卫星本体坐标系的转换矩阵，第三转换矩阵中包含卫星的初始俯仰角和初始侧摆角，初始侧摆角为卫星在初始时刻时左右摆动的角度，初始俯仰角为卫星在初始时刻时上下摆动的角度，初始俯仰角与初始侧摆角按照先侧摆再俯仰的转序执行；根据初始侧摆角与初始俯仰角确定初始姿态。
进一步地，拍摄参数的确定方法还包括：根据卫星的飞行方向和初始时刻确定第一时刻；确定卫星在第一时刻的第一俯仰角与第一侧摆角；在第一俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值，并且第一侧摆角小于预设的最大侧摆角角度时，确定第一时刻为目标时刻，卫星在第一时刻的姿态为目标姿态，第一俯仰角为目标俯仰角，第一侧摆角为目标侧摆角。
进一步地，拍摄参数的确定方法还包括：将目标时刻设置为图像采集设备在拍摄过程中的中心时刻；根据中心时刻与预设的拍摄时长确定图像采集设备的开机时刻与关机时刻；根据目标俯仰角与目标侧摆角确定卫星在目标时刻的目标姿态；确定开机时刻、关机时刻以及目标姿态为拍摄参数。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种拍摄参数的确定装置，包括：初始时刻确定模块，用于根据卫星的位置预报信息确定初始时刻，其中，卫星至少设置有图像采集设备，图像采集设备用于采集目标星体上目标区域的图像信息，初始时刻为卫星出现在目标区域上空且卫星的星下点与目标区域为相同纬度的时刻；姿态确定模块，用于确定卫星在初始时刻时的初始姿态；目标时刻确定模块，用于根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，其中，卫星在目标时刻处于目标姿态，并且在卫星满足预设条件时，图像采集设备指向目标区域，预设条件为卫星的俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值；开机时刻确定模块，用于根据预设的拍摄时长以及目标时刻确定图像采集设备的开机时刻，并根据开机时刻以及目标姿态确定卫星的拍摄参数。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述的拍摄参数的确定方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，电子设备包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现用于运行程序，其中，程序被设置为运行时执行上述的拍摄参数的确定方法。
在本发明实施例中，采用根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，然后根据目标时刻确定图像采集设备的开机时刻的方式，首先根据卫星的位置预报信息确定初始时刻，然后确定卫星在初始时刻时的初始姿态，并根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，最后根据预设的拍摄时长以及目标时刻确定图像采集设备的开机时刻，并根据开机时刻以及目标姿态确定卫星的拍摄参数。其中，卫星至少设置有图像采集设备，图像采集设备用于采集目标星体上目标区域的图像信息，初始时刻为卫星出现在目标区域上空且卫星的星下点与目标区域为相同纬度的时刻；卫星在目标时刻处于目标姿态，并且在卫星满足预设条件时，图像采集设备指向目标区域，预设条件为卫星的俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值。
由上述内容可知，由于本申请并不是在卫星处于初始姿态时就对目标区域进行拍摄，而是根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，因此，图像采集设备在卫星处于目标姿态时对目标区域进行拍摄可确保在本次拍摄过程中，图像采集设备能够以准确的拍摄指向完成拍摄，从而在保证图像质量的同时具备较高拍摄精度。另外，对同一目标区域成像时，只需要使用模值相同的正负两组预设俯仰角，即可得到同一区域前视与后时像对，即异轨成像，该像对可体现目标立体信息，供地面人员将改区域处理为立体地形产品。
由此可见，通过本申请的技术方案，达到了确定图像采集设备的开机时刻以及卫星在拍摄时的目标姿态等拍摄参数的目的，从而同时保证拍摄图像的质量与精度，进而解决了在卫星对目标星体上的目标区域进行拍摄时所存在的拍摄准确度低的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是一种可选的火星上的目标区域划分示意图；
图2是一种可选的偏置姿态推扫成像示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的拍摄参数的确定方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的拍摄参数的确定装置示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种拍摄参数的确定方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
另外，需要说明的是，一种电子设备可作为本发明实施例中的拍摄参数的确定方法的执行主体。
其中，图3是根据本发明实施例的一种可选的拍摄参数的确定方法的流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：
步骤S301，根据卫星的位置预报信息确定初始时刻。
在步骤S301中，卫星至少设置有图像采集设备，图像采集设备用于采集目标星体上目标区域的图像信息，初始时刻为卫星出现在目标区域上空且卫星的星下点与目标区域为相同纬度的时刻。其中，图像采集设备可以是高分辨率相机，也称为高分相机，目标星体可以是火星。
另外，在根据卫星的位置预报信息确定初始时刻之前，电子设备需要先建立多个坐标系。其中，多个坐标系至少包括：火星J2000惯性坐标系、火星固联坐标系、卫星轨道坐标系、卫星本体坐标系、相机坐标系。
具体的，在火星J2000惯性坐标系Omxiyizi中，Om为火星的质心，Omxi指向历元J2000.0的平春分点，Omzi指向北平天极，Omyi与Omxi、Omzi成右手系，在本申请中，火星J2000惯性坐标系可简称为I系；在火星固联坐标系Omxfyfzf中，Om为火星的质心，Omxf在赤道平面内指向本初子午线，Omzf垂直于赤道平面指向北极，Omyf与Omxf、Omzf成右手系，在本申请中，火星固联坐标系可简称为F系；在卫星轨道坐标系Osxoyozo中，Os为卫星的质心，Oszo指向火星的质心，Osyo指向与轨道面法向相反，Omxo与Osyo、Oszo成右手系，在本申请中，卫星轨道坐标系可简称为O系；在卫星本体坐标系Osxbybzb中，Os为卫星的质心，Osxb沿卫星纵轴指向卫星飞行方向，Osyb垂直于卫星纵对称平面，指向+Y太阳翼方向，Oszb与Osyb、Osxb成右手系，在本申请中，卫星本体坐标系可简称为B系；在相机坐标系Osxpypzp中，Op为相机像平面光轴中心处，Opzp沿相机光轴指向相机像平面法线方向，Opxp、Opyp与图像的X轴、Y轴平行，在本申请中，相机坐标系可简称为P系。
进一步地，本申请还定义了以下矢量：Rst用于描述卫星指向目标区域的矢量、Rmt用于描述目标区域的位置，为火星的质心指向目标区域的矢量；Rms用于描述卫星的位置，为火星的质心指向卫星的矢量；Rp用于描述相机光轴矢量。
此外，在根据卫星的位置预报信息确定初始时刻之前，电子设备还需设置目标区域在F系上的位置信息、预设的拍摄时长、预设俯仰角、太阳高度角门限、相机安装矩阵(即第二转换矩阵)以及卫星的星历预报文件。其中，电子设备根据JPL行星星历表文件计算不同时刻I系到F系的转换矩阵并根据公式/>将星历预报中不同时刻的卫星的位置在F系下表示。在此基础上，通过遍历星历预报的结果，电子设备可搜索确定卫星出现在目标区域上空且星下点与目标区域处于相同纬度的时刻为初始时刻，其中，卫星的所处经度与目标区域的所处经度小于预设角度。
步骤S302，确定卫星在初始时刻时的初始姿态。
在步骤S302中，初始姿态至少包括卫星在初始时刻的初始俯仰角与初始侧摆角。其中，初始俯仰角为卫星在初始时刻时上下摆动的角度，类似于点头的角度；初始侧摆角为卫星在初始时刻时左右摆动的角度，类似于摇头的角度。电子设备可根据初始时刻时的第一矢量、第二矢量确定卫星的初始姿态。
步骤S303，根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态。
在步骤S303中，卫星在目标时刻处于目标姿态，并且在卫星满足预设条件时，图像采集设备指向目标区域，其中，预设条件为卫星的俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值。具体的，为了将目标姿态对应的俯仰角与预设俯仰角的差值足够小，需重复迭代步骤S302，以预设俯仰角为迭代目标，改变时刻，使得在目标时刻下目标姿态的俯仰角与预设俯仰角的差值足够小，得到目标时刻与目标姿态。
步骤S304，根据预设的拍摄时长以及目标时刻确定图像采集设备的开机时刻，并根据开机时刻以及目标姿态确定卫星的拍摄参数。
在步骤S304中，预设的拍摄时长可由操作人员自定义设置。电子设备可将获取得到的目标时刻设置为图像采集设备在拍摄过程中的中心时刻，从而电子设备根据中心时刻与预设的拍摄时长确定图像采集设备的开机时刻。例如，假设目标时刻为2：00，预设的拍摄时长为1分钟，以目标时刻2：00为中心时刻，则图像采集设备的开机时刻为1：59：30，图像采集设备的关机时刻为2：00：30。在此基础上，电子设备可将上述得到的卫星的目标姿态以及图像采集设备的开机时刻、关机时刻确定为卫星的拍摄参数。
基于上述步骤S301至步骤S304的内容可知，在本发明实施例中，采用根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，然后根据目标时刻确定图像采集设备的开机时刻的方式，首先根据卫星的位置预报信息确定初始时刻，然后确定卫星在初始时刻时的初始姿态，并根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，最后根据预设的拍摄时长以及目标时刻确定图像采集设备的开机时刻，并根据开机时刻以及目标姿态确定卫星的拍摄参数。其中，卫星至少设置有图像采集设备，图像采集设备用于采集目标星体上目标区域的图像信息；初始时刻为卫星出现在目标区域上空且卫星的星下点与目标区域为相同纬度的时刻；卫星在目标时刻处于目标姿态，并且在卫星满足预设条件时，图像采集设备指向目标区域，预设条件为卫星的俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值。
由上述内容可知，由于本申请并不是在卫星处于初始姿态时就对目标区域进行拍摄，而是根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，因此，图像采集设备在卫星处于目标姿态时对目标区域进行拍摄可确保在本次拍摄过程中，图像采集设备能够以准确的拍摄指向完成拍摄，从而在保证图像质量的同时具备较高拍摄精度。另外，对同一目标区域成像时，只需要使用模值相同的正负两组预设俯仰角，即可得到同一区域前视与后时像对，即异轨成像，该像对可体现目标立体信息，供地面人员将改区域处理为立体地形产品。
由此可见，通过本申请的技术方案，达到了确定图像采集设备的开机时刻以及卫星在拍摄时的目标姿态等拍摄参数的目的，从而同时保证拍摄图像的质量与精度，进而解决了在卫星对目标星体上的目标区域进行拍摄时所存在的拍摄准确度低的技术问题。
在一种可选的实施例中，电子设备基于目标星体确定卫星的纬度信息以及经度信息，并确定卫星运行至目标位置时的时刻为初始时刻，其中，卫星围绕目标星体运行，目标位置为卫星与目标区域处于同一纬度，并且卫星的所处经度与目标区域的所处经度之间的偏差小于预设角度的位置。
可选的，电子设备可通过星历预报的结果，确定卫星在不同时刻的纬度信息以及经度信息。在此基础上，电子设备可搜索确定卫星的星下点经过目标区域的所处纬圈、并且星下点所在经度与目标区域所在经度之间的偏差小于3°的时刻，并将该时刻作为初始时刻。
在一种可选的实施例，电子设备首先获取初始时刻时的第一矢量与第二矢量，并根据第一矢量以及第二矢量确定第三矢量，然后根据第二矢量以及第三矢量确定初始姿态。其中，第一矢量为在目标星体固联坐标系下目标星体的质心指向目标区域的矢量，第二矢量为在目标星体固联坐标系下目标星体的质心指向卫星的矢量；第三矢量为在目标星体固联坐标系下卫星指向目标区域的矢量。
可选的，操作人员通过电子设备首先在F系上设置目标区域的经度、高度以及纬度，然后电子设备根据目标区域的高度、纬度和经度计算得到第一矢量另外，电子设备通过星历预报的结果，可得到关于卫星的第二矢量/>在得到第一矢量以及第二矢量之后，电子设备通过作差即可计算得到第三矢量/>
在一种可选的实施例中，在得到第三矢量之后，电子设备可根据第三矢量以及第二矢量确定初始姿态。具体的，电子设备根据第二矢量，确定第一转换矩阵，然后计算第一转换矩阵与第三矢量的乘积，得到第四矢量，最后根据第四矢量与第五矢量确定初始姿态。其中，第五矢量为图像采集设备的光轴在卫星本体坐标系下的矢量；第一转换矩阵为目标星体固联坐标系转换为卫星轨道坐标系的转换矩阵；第四矢量为在卫星轨道坐标系下卫星指向目标区域的矢量。
可选的，根据初始时刻卫星在F系下的位置和速度，电子设备可求解F系到O系的第一转换矩阵然后电子设备根据公式/>得到第四矢量。另外，在得到第四矢量之后，电子设备还将获取第二转换矩阵以及第六矢量，并计算第二转换矩阵与第六矢量的乘积，得到第五矢量。其中，第二转换矩阵为相机坐标系转换为卫星本体坐标系的转换矩阵，第六矢量为图像采集设备的光轴在相机坐标系下的矢量。
可选的，第二转换矩阵为图像采集设备安装在卫星上的安装矩阵，第二转换矩阵可视为从P系转换B系的坐标转换矩阵另外，第六矢量可记为/>在此基础上，根据公式即可得到第五矢量。
在一种可选的实施例中，电子设备可根据第四矢量与第五矢量确定初始姿态。具体的，电子设备计算根据第四矢量与第五矢量确定第三转换矩阵，然后根据初始侧摆角与初始俯仰角确定初始姿态。其中，第三转换矩阵为卫星轨道坐标系转换为卫星本体坐标系的转换矩阵，第三转换矩阵中包含卫星的初始俯仰角和初始侧摆角，初始侧摆角为卫星在初始时刻时左右摆动的角度，初始俯仰角为卫星在初始时刻时上下摆动的角度，初始俯仰角与初始侧摆角按照先侧摆再俯仰的转序执行。
可选的，由于卫星在图像采集设备开机前，为B系的Z轴正方向指向火星的质心的姿态模式，即B系与P系重合，因此卫星按照先绕B系X轴转动侧摆角，再绕Y轴转动俯仰角的转序转动得到O系到B系的转换矩阵：
其中，α为初始侧摆角，β为初始俯仰角。另外，由于转动后的图像采集设备的光轴与卫星指向目标区域的矢量重合，即因此可得到等式/>其中，/>与/>已知，根据等式求解方程组，电子设备根据第五矢量/>与第四矢量/>计算第三转换矩阵/>同时可得到初始侧摆角α与初始俯仰角β。
在一种可选的实施例中，电子设备首先根据卫星的飞行方向和初始时刻确定第一时刻，然后确定卫星在第一时刻的第一俯仰角与第一侧摆角，最后在第一俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值时，确定第一时刻为目标时刻，第一俯仰角为目标俯仰角，第一侧摆角为目标侧摆角。
可选的，电子设备根据卫星的飞行方向，在初始时刻的基础上增加或减小时间从而迭代求解目标时刻，使得目标时刻计算得到的目标俯仰角α与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值，并判断此时卫星的侧摆角β是否小于20°(即处于预设的侧摆角范围，侧摆角过大会影响成像质量)，若不满足，则重新计算初始时刻与目标时刻。例如，假设初始时刻为2：00，第一时刻为2：30，当卫星飞行至第一时刻时，如果卫星此时的第一俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值，并且卫星此时的第一侧摆角小于20°，则电子设备确定2：30即为目标时刻，并且第一俯仰角为目标俯仰角，第一侧摆角为目标侧摆角。
可选的，卫星的飞行方向可以是由北向南或由南向北，预设俯仰角可以是操作人员根据异轨成像中像对的基高比要求自定义设定。另外，为了保证目标区域的光照条件良好，电子设备还可以计算在目标时刻时目标区域的太阳高度角，若太阳高度角低于太阳高度角门限，则重新计算初始时刻与目标时刻。
在一种可选的实施例中，电子设备将目标时刻设置为图像采集设备在拍摄过程中的中心时刻，并根据中心时刻与预设的拍摄时长确定图像采集设备的开机时刻与关机时刻，从而根据目标俯仰角与目标侧摆角确定卫星在目标时刻的目标姿态，进而确定开机时刻、关机时刻以及目标姿态为拍摄参数。
可选的，电子设备根据预设的拍摄时长与计算得到的中心时刻，计算得到图像采集设备的开机时刻、关机时刻、目标侧摆角以及目标俯仰角。需要注意到的是，如果将开机时刻与关机时刻分别视为初始时刻，代入上述初始俯仰角与初始侧摆角的计算过程，则电子设备可得到在开机时刻时卫星的第二俯仰角、第二侧摆角，以及在关机时刻时卫星的第三俯仰角、第三侧摆角。由此可见，电子设备还可以得到在开机时刻时卫星的第二姿态信息，以及在关机时刻时卫星的第三姿态信息。最后，电子设备还可根据侧摆角和俯仰角计算转动四元素Q，作为姿态偏置参数，例如，电子设备根据目标俯仰角与目标侧摆角确定卫星在目标时刻的目标姿态。
可选的，操作人员可以综合考虑测控弧段情况、数传码速率、图像压缩比以及成像分辨率等情况，自定义设置预设的拍摄时长。
需要注意到的是，本申请能够在满足基高比、最低太阳高度角、最大侧摆角等约束的情况下，计算卫星的拍摄参数，本申请的技术方案不仅仅可应用在火星探测任务中，还可应用在其他地外天体遥感成像任务中，从而具有较高的工程应用价值。
实施例2
根据本发明实施例，还提供了一种拍摄参数的确定装置实施例。其中，图4是根据本发明实施例的拍摄参数的确定装置示意图，如图4所示，该装置包括：初始时刻确定模块401、姿态确定模块402、目标时刻确定模块403以及开机时刻确定模块404。
其中，初始时刻确定模块401，用于根据卫星的位置预报信息确定初始时刻，其中，卫星至少设置有图像采集设备，图像采集设备用于采集目标星体上目标区域的图像信息，初始时刻为卫星出现在目标区域上空且卫星的星下点与目标区域为相同纬度的时刻；姿态确定模块402，用于确定卫星在初始时刻时的初始姿态；目标时刻确定模块403，用于根据预设俯仰角以及卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，其中，卫星在目标时刻处于目标姿态，并且在卫星满足预设条件时，图像采集设备指向目标区域，预设条件为卫星的俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值；开机时刻确定模块404，用于根据预设的拍摄时长以及目标时刻确定图像采集设备的开机时刻，并根据开机时刻以及目标姿态确定卫星的拍摄参数。
需要说明的是，上述初始时刻确定模块401、姿态确定模块402、目标时刻确定模块403以及开机时刻确定模块404对应与上述实施例1中的步骤S301至步骤S304，四个模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。
可选的，上述初始时刻确定模块还包括：第一确定模块以及第二确定模块。其中，第一确定模块，用于基于目标星体确定卫星的纬度信息以及经度信息，其中，卫星围绕目标星体运行；第二确定模块，用于确定卫星运行至目标位置时的时刻为初始时刻，其中，目标位置为卫星与目标区域处于同一纬度，并且卫星的所处经度与目标区域的所处经度之间的偏差小于预设角度的位置。
可选的，上述姿态确定模块还包括：获取模块、第三确定模块以及第四确定模块。其中，获取模块，用于获取初始时刻时的第一矢量与第二矢量，其中，第一矢量为在目标星体固联坐标系下目标星体的质心指向目标区域的矢量，第二矢量为在目标星体固联坐标系下目标星体的质心指向卫星的矢量；第三确定模块，用于根据第一矢量以及第二矢量确定第三矢量，其中，第三矢量为在目标星体固联坐标系下卫星指向目标区域的矢量；第四确定模块，用于根据第二矢量以及第三矢量确定初始姿态。
可选的，上述第四确定模块包括：第五确定模块、计算模块以及第六确定模块。其中，第五确定模块，用于根据第二矢量确定第一转换矩阵，其中，第一转换矩阵为目标星体固联坐标系转换为卫星轨道坐标系的转换矩阵；计算模块，用于计算第一转换矩阵与第三矢量的乘积，得到第四矢量，其中，第四矢量为在卫星轨道坐标系下卫星指向目标区域的矢量；第六确定模块，用于根据第四矢量与第五矢量确定初始姿态，其中，第五矢量为图像采集设备的光轴在卫星本体坐标系下的矢量。
可选的，拍摄参数的确定装置还包括：第一获取模块以及第一计算模块。其中，第一获取模块，用于获取第二转换矩阵以及第六矢量，其中，第二转换矩阵为相机坐标系转换为卫星本体坐标系的转换矩阵，第六矢量为图像采集设备的光轴在相机坐标系下的矢量；第一计算模块，用于计算第二转换矩阵与第六矢量的乘积，得到第五矢量。
可选的，上述第六确定模块还包括：第七确定模块以及第八确定模块。其中，第七确定模块，用于根据第四矢量与第五矢量确定第三转换矩阵，其中，第三转换矩阵为卫星轨道坐标系转换为卫星本体坐标系的转换矩阵，第三转换矩阵中包含卫星的初始俯仰角和初始侧摆角，初始侧摆角为卫星在初始时刻时左右摆动的角度，初始俯仰角为卫星在初始时刻时上下摆动的角度，初始俯仰角与初始侧摆角按照先侧摆再俯仰的转序执行；第八确定模块，用于根据初始侧摆角与初始俯仰角确定初始姿态。
可选的，上述目标时刻确定模块还包括：第九确定模块、第十确定模块以及第十一确定模块。其中，第九确定模块，用于根据卫星的飞行方向和初始时刻确定第一时刻；第十确定模块，用于确定卫星在第一时刻的第一俯仰角与第一侧摆角；第十一确定模块，用于在第一俯仰角与预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值，并且第一侧摆角小于预设的最大侧摆角角度时，确定第一时刻为目标时刻，卫星在第一时刻的姿态为目标姿态，第一俯仰角为目标俯仰角，第一侧摆角为目标侧摆角。
可选的，上述开机时刻确定模块还包括：设置模块、第十二确定模块、第十三确定模块以及第十四确定模块。其中，设置模块，用于将目标时刻设置为图像采集设备在拍摄过程中的中心时刻；第十二确定模块，用于根据中心时刻与预设的拍摄时长确定图像采集设备的开机时刻与关机时刻；第十三确定模块，用于根据目标俯仰角与目标侧摆角确定卫星在目标时刻的目标姿态；第十四确定模块，用于确定开机时刻、关机时刻以及目标姿态为拍摄参数。
实施例3
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述实施例1中的拍摄参数的确定方法。
实施例4
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，电子设备包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现用于运行程序，其中，程序被设置为运行时执行上述实施例1中的拍摄参数的确定方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上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来说，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 (11)

1.一种拍摄参数的确定方法，其特征在于，包括：
根据卫星的位置预报信息确定初始时刻，其中，所述卫星至少设置有图像采集设备，所述图像采集设备用于采集目标星体上目标区域的图像信息，所述初始时刻为所述卫星出现在所述目标区域上空且所述卫星的星下点与所述目标区域为相同纬度的时刻；
确定所述卫星在所述初始时刻时的初始姿态；
根据预设俯仰角以及所述卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，其中，所述卫星在所述目标时刻处于所述目标姿态，并且在所述卫星满足预设条件时，所述图像采集设备指向所述目标区域，所述预设条件为所述卫星的俯仰角与所述预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值；
根据预设的拍摄时长以及所述目标时刻确定所述图像采集设备的开机时刻，并根据所述开机时刻以及所述目标姿态确定所述卫星的拍摄参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据卫星的位置预报信息确定初始时刻，包括：
基于所述目标星体确定所述卫星的纬度信息以及经度信息，其中，所述卫星围绕所述目标星体运行；
确定所述卫星运行至目标位置时的时刻为所述初始时刻，其中，所述目标位置为所述卫星与所述目标区域处于同一纬度，并且所述卫星的所处经度与所述目标区域的所处经度之间的偏差小于预设角度的位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述卫星在所述初始时刻时的初始姿态，包括：
获取所述初始时刻时的第一矢量与第二矢量，其中，所述第一矢量为在目标星体固联坐标系下所述目标星体的质心指向所述目标区域的矢量，所述第二矢量为在所述目标星体固联坐标系下所述目标星体的质心指向所述卫星的矢量；
根据所述第一矢量以及所述第二矢量确定第三矢量，其中，所述第三矢量为在所述目标星体固联坐标系下所述卫星指向所述目标区域的矢量；
根据所述第二矢量以及所述第三矢量确定所述初始姿态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第二矢量以及所述第三矢量确定所述初始姿态，包括：
根据所述第二矢量确定第一转换矩阵，其中，所述第一转换矩阵为所述目标星体固联坐标系转换为卫星轨道坐标系的转换矩阵；
计算所述第一转换矩阵与所述第三矢量的乘积，得到第四矢量，其中，所述第四矢量为在所述卫星轨道坐标系下所述卫星指向所述目标区域的矢量；
根据所述第四矢量与第五矢量确定所述初始姿态，其中，所述第五矢量为所述图像采集设备的光轴在卫星本体坐标系下的矢量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据所述第四矢量与第五矢量确定所述初始姿态之前，所述方法还包括：
获取第二转换矩阵以及第六矢量，其中，所述第二转换矩阵为相机坐标系转换为所述卫星本体坐标系的转换矩阵，所述第六矢量为所述图像采集设备的光轴在所述相机坐标系下的矢量；
计算所述第二转换矩阵与所述第六矢量的乘积，得到所述第五矢量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述第四矢量与第五矢量确定所述初始姿态，包括：
根据所述第四矢量与所述第五矢量确定第三转换矩阵，其中，所述第三转换矩阵为所述卫星轨道坐标系转换为所述卫星本体坐标系的转换矩阵，所述第三转换矩阵中包含所述卫星的初始俯仰角和初始侧摆角，所述初始侧摆角为所述卫星在所述初始时刻时左右摆动的角度，所述初始俯仰角为所述卫星在所述初始时刻时上下摆动的角度，所述初始俯仰角与所述初始侧摆角按照先侧摆再俯仰的转序执行；
根据所述初始侧摆角与所述初始俯仰角确定所述初始姿态。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设俯仰角以及所述卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，包括：
根据所述卫星的飞行方向和所述初始时刻确定第一时刻；
确定所述卫星在所述第一时刻的第一俯仰角与第一侧摆角；
在所述第一俯仰角与所述预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值，并且所述第一侧摆角小于预设的最大侧摆角角度时，确定所述第一时刻为所述目标时刻，所述卫星在所述第一时刻的姿态为所述目标姿态，所述第一俯仰角为目标俯仰角，所述第一侧摆角为目标侧摆角。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据预设的拍摄时长以及所述目标时刻确定所述图像采集设备的开机时刻，并根据所述开机时刻以及所述目标姿态确定所述卫星的拍摄参数，包括：
将所述目标时刻设置为所述图像采集设备在拍摄过程中的中心时刻；
根据所述中心时刻与所述预设的拍摄时长确定所述图像采集设备的开机时刻与关机时刻；
根据所述目标俯仰角与所述目标侧摆角确定所述卫星在所述目标时刻的目标姿态；
确定所述开机时刻、所述关机时刻以及所述目标姿态为所述拍摄参数。
9.一种拍摄参数的确定装置，其特征在于，包括：
初始时刻确定模块，用于根据卫星的位置预报信息确定初始时刻，其中，所述卫星至少设置有图像采集设备，所述图像采集设备用于采集目标星体上目标区域的图像信息，所述初始时刻为所述卫星出现在所述目标区域上空且所述卫星的星下点与所述目标区域为相同纬度的时刻；
姿态确定模块，用于确定所述卫星在所述初始时刻时的初始姿态；
目标时刻确定模块，用于根据预设俯仰角以及所述卫星的飞行方向确定目标时刻与目标姿态，其中，所述卫星在所述目标时刻处于所述目标姿态，并且在所述卫星满足预设条件时，所述图像采集设备指向所述目标区域，所述预设条件为所述卫星的俯仰角与所述预设俯仰角之间的偏差小于预设阈值；
开机时刻确定模块，用于根据预设的拍摄时长以及所述目标时刻确定所述图像采集设备的开机时刻，并根据所述开机时刻以及所述目标姿态确定所述卫星的拍摄参数。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至8任一项中所述的拍摄参数的确定方法。
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现用于运行程序，其中，所述程序被设置为运行时执行所述权利要求1至8任一项中所述的拍摄参数的确定方法。
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