專利名稱：一種衛星的空間視頻的測量方法
技術領域：
本發明涉及衛星的空間測量，具體涉及一種衛星的空間視頻的測量方法。
背景技術：
一種在研太陽同步軌道衛星，對星箭分離時的火箭末級遠離有空間觀測和空間定性測量的需求，但由于整星功耗受限、總體布局裕度較低，留給空間觀測系統的實現余地較因此，如何在功耗、布局均有限的條件下設計出功能全面、實現簡便的工程方案成為亟待解決的問題。目前沒有發現同本發明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。
發明內容
為了在功耗、布局均有限的條件下設計出功能全面、實現簡便的工程方案，本發明的目的在于提供一種衛星的空間視頻的測量方法。利用本發明，可提供一種空間視頻測量方法的實現方法，以解決在功耗、布局有限條件下的空間觀測問題，同時能實現對空間物體的定性測量。為了達到上述發明目的，本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種衛星的空間視頻的測量方法，該方法包括如下的步驟利用安裝在衛星上的視頻遙測探頭對空間中的觀測對象進行視頻拍攝，采用自動曝光調整方法，將拍攝得到的圖像數據進行組幀，通過擴頻應答機進行擴頻及射頻調制后， 通過擴頻應答機天線將調制有圖像數據的信號向地面發射；地面站接收并還原出圖像數據幀后，通過空間視頻測量計算方法解算出空間物體的相對運動方向和運動速度。上述視頻遙測探頭的光路部分采用可見光、固定焦距成像，分辨率優于100X100， 視場角為士20° ；其電路控制部分采用CPLD作為主控芯片，存儲器的存儲容量為20幅圖像。上述輸出圖像遙測幀碼速率為8192bps。上述自動曝光調整方法采取灰度統計算法，對圖像傳感器輸出的圖像數據進行計算，得到最佳曝光時間；然后執行如下步驟對圖像傳感器進行重新配置并拍攝、輸出圖像數據；在有限次數內重復以上過程直至目標灰度統計結果的總灰度值與期望值比較滿足灰度要求，或曝光時間已達到預先設置的上下極限，則輸出并存儲當前圖像。上述擴頻應答機天線采用雙臂螺旋式天線；天線凈增益，在波束范圍士57°內優于-6dBi，在波束范圍士90°內優于-IOdBi,其余范圍優于-12dBi。上述空間視頻測量計算方法是通過被觀測物像在圖像中的大小、位置變化進行分析和計算，得出被觀測物相對視頻遙測探頭的運動速度和運動方向。本發明一種衛星的空間視頻的測量方法，由于采用了以上的技術方案，使得本發明的空間視頻測量方法，相比于現有技術具有以下的優點和積極效果1、本發明提供的視頻遙測探頭結構簡單、質量較小，對總體布局裕度有限的衛星CN 102538765 A具有重要意義；2、本發明提供的空間視頻測量方法通過衛星遙測通道進行圖像數據的傳輸，具有低數據量、低碼速率、低功耗的優勢，對空間測量精度要求不高的衛星具有廣泛的應用價值。因此，本發明解決了功耗、布局均有限的條件下視頻測量得問題，取得了功能全面、實現簡便等有益效果。
圖1是本發明的空間視頻測量系統組成示意圖；圖2是本發明的視頻遙測探頭自動曝光控制步驟示意圖；圖3是本發明空間視頻測量方法應用實例的成像效果圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的幾個優選實施例進行詳細描述，但本發明并不僅僅限于這些實施例。本發明涵蓋任何在本發明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發明有徹底的了解，在以下本發明優選實施例中詳細說明了具體的細節，而對本領域技術人員來說沒有這些細節的描述也可以完全理解本發明。圖1是本發明的空間視頻測量系統組成示意圖，該系統包括安裝在衛星上的視頻遙測探頭與擴頻應答機連接，通過應答機的天線發送信號至地面接收站，由地面站進行地面復原產生地面成像圖。本發明一種衛星的空間視頻的測量方法，利用上述系統進行空間視頻的測量，其測量方法包括如下的步驟利用安裝在衛星上的視頻遙測探頭對空間中的觀測對象進行視頻拍攝，采用自動曝光調整方法，將拍攝得到的圖像數據進行組幀，通過擴頻應答機進行擴頻及射頻調制后， 通過應答機天線將調制有圖像數據的信號向地面發射；地面站接收并還原出圖像數據幀后，通過空間視頻測量計算方法解算出空間物體的相對運動方向和運動速度。上述視頻遙測探頭的光路部分采用可見光、固定焦距成像，分辨率優于100X100， 本實施例為174X144。視場角優選為士20°，本例為士22. 4° ；其電路控制部分采用CPLD 作為主控芯片，存儲器的存儲容量為20幅圖像；上述將拍攝得到的圖像數據進行組幀，輸出圖像遙測幀碼速率為8192bps。其它方面，設備功耗峰值(拍攝時)為2. 9W，長期功耗低于2W，質量為0.4kg，外型尺寸為 90mmX90mmX56. 5mm。上述自動曝光調整方法采取灰度統計算法，對圖像傳感器輸出的圖像數據進行計算，得到最佳曝光時間。圖2是本發明的視頻遙測探頭自動曝光控制步驟示意圖，如圖2所示，該步驟包括根據當前最佳曝光時間，對圖像傳感器進行重新配置并拍攝、輸出圖像數據；在有限次數內重復以上過程直至目標灰度統計結果的總灰度值與期望值比較滿足灰度要求，或曝光時間已達到預先設置的上下極限，則輸出并存儲當前圖像。上述圖像數據組幀的格式為每幀總幀長為256Byte，其中有251Byte可用于傳輸圖像數據。上述擴頻應答機采用了直接序列擴頻，擴頻偽碼速率為10. 23Mbps，射頻發射功率優于27dBm，達到^dBm。上述擴頻應答機的天線采用雙臂螺旋式天線；天線凈增益在波束范圍士57°內優于-6dBi，在波束范圍士90°內優于-IOdBi,其余范圍優于-12dBi。上述空間視頻測量計算方法通過被觀測物像在圖像中的大小、位置變化進行分析和計算，得出被觀測物相對視頻遙測探頭的運動速度和運動方向。圖3是效果圖，為本發明空間視頻測量方法應用實例的成像圖。綜上所述，本發明的衛星空間視頻測量方法，相比于現有技術具有以下的優點和積極效果1、本發明提供的視頻遙測探頭結構簡單、質量較小，對總體布局裕度有限的衛星具有重要意義；2、本發明提供的空間視頻測量方法通過衛星遙測通道進行圖像數據的傳輸，具有低數據量、低碼速率、低功耗的優勢，對空間測量精度要求不高的衛星具有廣泛的應用價值。本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施方式
。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發明。本發明儀受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權利要求
1.一種衛星的空間視頻的測量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟利用安裝在衛星上的視頻遙測探頭對空間中的觀測對象進行視頻拍攝，采用自動曝光調整方法，將拍攝得到的圖像數據進行組幀，通過擴頻應答機進行擴頻及射頻調制后，通過擴頻應答機天線將調制有圖像數據的信號向地面發射；地面站接收并還原出圖像數據幀后，通過空間視頻測量計算方法解算出空間物體的相對運動方向和運動速度。
2.如權利要求1所述的空間視頻測量方法，其特征在于所述的視頻遙測探頭的光路部分采用可見光、固定焦距成像，分辨率優于100X 100，視場角為士20° ；其電路控制部分采用CPLD作為主控芯片，存儲器的存儲容量為20幅圖像。
3.如權利要求1所述的空間視頻測量方法，其特征在于所述的采用自動曝光調整方法、將拍攝得到的圖像數據進行組幀，其輸出圖像遙測幀碼速率為8192bps。
4.如權利要求1所述的空間視頻測量方法，其特征在于所述的自動曝光調整方法采取灰度統計算法，對圖像傳感器輸出的圖像數據進行計算，得到最佳曝光時間；然后執行如下步驟對圖像傳感器進行重新配置并拍攝、輸出圖像數據；在有限次數內重復以上過程直至目標灰度統計結果的總灰度值與期望值比較滿足灰度要求，或曝光時間已達到預先設置的上下極限，則輸出并存儲當前圖像。
5.如權利要求1所述的空間視頻測量方法，其特征在于所述的將圖像數據進行組幀， 其格式為每幀總幀長為256Byte，其中有251Byte可用于傳輸圖像數據。
6.如權利要求1所述的空間視頻測量方法，其特征在于所述的擴頻應答機采用直接序列擴頻，擴頻偽碼速率為10. 23Mbps，射頻發射功率優于27daii。
7.如權利要求1所述的空間視頻測量方法，其特征在于所述的擴頻應答機天線采用雙臂螺旋式天線；天線凈增益在波束范圍士57°內優于_6dBi，在波束范圍士90°內優于-IOdBi,其余范圍優于-12dBi。
8.如權利要求1所述的空間視頻測量方法，其特征在于所述的空間視頻測量計算方法是通過被觀測物像在圖像中的大小、位置變化進行分析和計算，得出被觀測物相對視頻遙測探頭的運動速度和運動方向。
全文摘要
本發明涉及衛星的空間測量，公開了一種衛星的空間視頻的測量方法。包括如下步驟利用衛星上的視頻遙測探頭對空間觀測對象進行視頻拍攝，采用自動曝光調整方法將拍攝的圖像數據組幀，通過擴頻應答機進行擴頻及射頻調制后，將調制有圖像數據的信號向地面發射；地面站還原出圖像數據幀后，通過空間視頻測量計算方法解算出空間物體的相對運動方向和運動速度。本發明具有低數據量、低碼速率、低功耗的特點，且結構簡單、實現方便，適用于總功耗受限或整體布局有特殊要求的衛星實現空間測量。
文檔編號G01C11/36GK102538765SQ201010584589
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者章英杰, 郜蓓, 韓旭, 饒啟龍 申請人:上海衛星工程研究所