[发明专利]一种高精度智能遥感小卫星的实现方法

说明书

本发明提供一种高精度智能遥感小卫星的实现方法，在小卫星平台上即可实现高精度图像定位、高分辨率成像、单线阵立体测绘成像及在轨智能处理、自主任务规划等功能。与之前的技术相比，本发明具有功能密度高、质量体积小、敏捷机动性强、定位精度高、智能化等优点，可促进同类型卫星技术的发展，为实现航天产品向轻小型化、高精度、智能化、批量化方向发展提供技术支持。

技术领域

本发明属于空间遥感卫星技术领域涉及的一种高精度智能遥感小卫星的实现方法。

背景技术

高精度智能遥感小卫星相对于现有的传统遥感及测绘卫星而言，具有功能密度高、质量体积小、敏捷机动性强、成像效率高、定位精度高、成像分辨率高、在轨智能处理以及自主任务规划等优点，能够实现高分辨率推扫成像、单线阵立体测绘成像、多目标成像及多条带推扫拼接成像等功能，可获取高精度的地物图像和多维数据，并能够对获取的图像数据进行在轨实时处理及对地实时传输功能，进而实现精确测定地形、地貌、地物的形状、大小、空间位置等信息，在目标监测、地理测绘、国防安全、国土农林资源普查等领域具有极其重要的作用。

虽然国内外已有多颗传统的测绘或遥感卫星可以获得高分辨率、高精度的成像数据，也可以满足一定应用领域的对地观测需求，但其系统复杂程度较高、重量体积较大、研制及发射成本昂贵，很难满足未来遥感小卫星对于轻小敏捷化、高分辨率、智能化、高精度、高时效性以及产业化的发展要求。如国内新近发射的“高分七号”卫星，质量约为2800kg，卫星配置1台双线阵相机(双镜头)和1台激光测高仪，其中，双线阵相机采用“前后视”成像方式可有效实现卫星立体测图，地面分辨率为0.8m，无控制点定位精度优于10米。国外的Worldview-3卫星重量约为2800kg，地面分辨率优于0.5m，无控制点定位精度约为3.5m，具有较高的图像分辨率和无控制点定位精度。

随着空间对地遥感技术的普及化和产业化迅猛发展，同时结合国内外在轨及在研卫星的发展现状，可以看出未来遥感卫星的发展趋势为轻小敏捷型、高分辨率、智能化、高精度和高时效性，而显然以上现有的卫星技术并不能完全满足这些条件。

发明内容

本发明提出一种高精度智能遥感小卫星的实现方法，在小卫星平台上即可实现无控制点的高精度图像定位，且配合姿态大角度敏捷机动可实现整星的高分辨率推扫成像、单线阵立体测绘成像以及在轨对天快速标定星/地相机夹角等功能，具备在轨智能图像处理、自主任务规划等能力。通过一种亚角秒级的遥感卫星高精度姿态确定方法、一种姿态快速机动遥感卫星的姿态控制系统设计方法以及一种高精度遥感卫星的星/地相机光轴夹角在轨对天快速标定方法，并结合整星高精度的时统方案和精密定轨技术实现了智能遥感小卫星的无控制点高精度图像定位；同时，通过一种高精度遥感卫星在轨智能化的实现方法，实现了整星的在轨智能图像处理、多系统综合控制及自主任务规划等能力，提高卫星成像效率和使用效能。

本发明采用的技术方案为一种高精度智能遥感小卫星的实现方法，包括如下步骤：

步骤一，针对高精度智能遥感小卫星的高精度图像定位需求，进行图像定位精度的影响因素分析，影响因素包括时间同步精度、轨道确定精度、姿态测量和确定精度、光轴指向稳定性和地面系统标校处理几个方面；

其中，姿态测量和确定精度方面，通过一种亚角秒级的遥感卫星高精度姿态确定方法进行高精度姿态测量和图像定位，具体实现方式如下：

步骤S1，将两台或多台高精度星相机或星敏感器、一套三轴高频角位移测量设备直接安装在星上有效主载荷，即高分相机的主承力结构上，进行共基准安装，实现结构热控一体化设计，并通过高稳定性的一体化结构设计和精密控温技术来保证高分相机的内方位元素及光轴指向稳定性，从而保证高分相机光轴与高精度星相机或星敏感器光轴之间的夹角稳定性，同时在卫星平台上安装三轴光纤陀螺；

步骤S2，将步骤S1中安装的设备联同星上有效主载荷即高分相机，一起均采用统一的高精度时间基准，由GNSS秒脉冲进行高精度时间同步，精度达到微秒量级；