一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法及系统技术方案

一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法及系统。根据GPS硬件秒脉冲信号到达视频处理器和视频处理器发出成像行同步信号时本地计数器记录的数值计算成像时刻相对时间差值，将该计算得到的成像时刻相对时间差值与示波器测量得到的成像时刻相对时间差值比较，再加上硬件延时时间，从而标定遥感相机成像时刻精度。本发明专利技术适用标定所有基于GPS硬件秒脉冲信号的光学遥感相机的成像时刻精度。本测试方法具有操作简便、易于标准化、测试结果稳定可靠的特点，对成像时刻标定精度的统一度量具有实际指导意义。本方案适用性强，便于建立统一的测量方法规范，更易于分析人员进行关键技术指标的对比和分析。

A method and system for calibrating imaging time calibration accuracy of space optical remote sensing camera

A method and system for measuring the accuracy of imaging time calibration of space optical remote sensing camera. According to the GPS hardware second pulse signal to the video processor and the video processor when the video processor and the video processor emit the imaging line synchronization signal, the local counter record is calculated, and the relative time difference between the computed time relative time difference and the imaging time difference measured by the oscilloscope is compared. The delay time is used to calibrate the imaging time accuracy of the remote sensing camera. The invention is suitable for calibrating the imaging time accuracy of all optical remote sensing cameras based on GPS hardware second pulse signals. This method has the characteristics of simple operation, easy standardization and stable and reliable test results. It has practical guiding significance for the unified measurement of calibration accuracy of imaging time. The scheme is highly applicable and easy to establish a unified measurement method specification. It is easier for analysts to compare and analyze key technical indicators.

【技术实现步骤摘要】
一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法及系统
本专利技术涉及应用于空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法及系统，属于航天遥感相机系统专业。
技术介绍
航天遥感测绘卫星的时统系统一般由授时系统和守时系统组成，星载遥感相机作为守时设备，以收到的秒脉冲信号为相机分系统授时基准，同时采用内部时钟作为时间计数信号，精确计算出每一行图像的成像时刻。因此，卫星系统的时间同步精度由系统授时精度和守时精度共同决定：授时精度由GPS接收机输出秒脉冲信号的精度决定；守时精度由星载遥感相机分系统在载荷工作期间的时间精度决定。因此，对于卫星载荷来说，守时精度很重要。星载遥感相机分系统载荷具有精确时间标定功能，采取了硬件秒脉冲、整秒时刻、相机本地时钟计数结合的方案来达到成像时刻标定的技术要求。同时，空间光学遥感相机的数据传输接口种类较多，有并行数据接口如LVDS接口，有高速串行数据接口等。数据传输接口种类多，并且图像数据格式的编排各不相同，因此，如何采用统一的准确的方法进行空间光学遥感相机的成像时刻标定高精度测试成为亟待解决的问题。北京空间飞行器总体设计部CN201310240814.8号专利公开了一种卫星遥感相机起始成像时刻误差测试方法，通过控制卫星相机拍摄秒脉冲响应灯的光源，从获得的图像中计算相机起始成像时刻误差，本专利技术应用于某遥感卫星的相机成像测试中，完成了整星条件下相机起始成像时刻误差的测试任务；本专利技术的成功研制，解决了卫星星地控制时序安排的问题，通过测试计算得出的整星条件下相机起始成像时刻误差进行相应地面控制指令发送时刻修正，便能很好地解决卫星所拍摄的图像信息与发送指令时刻所对应地面目标的时空对应性问题，为后续型号提供了借鉴。针对成像时刻标定精度的测量，该方法主要存在以下问题：(1)该专利技术专利是针对光学遥感相机起始成像时刻的误差测试，本文针对的是遥感相机本身的成像时刻标定精度的误差测试。是针对每一行图像成像时刻的测量。(2)该专利技术专利是针对整个卫星系统的精度测试，卫星系统包括多个分系统，例如GPS分系统，数管分系统，光学遥感相机分系统，数传分系统等等，各个分系统都有精度误差。缺乏光学遥感相机分系统单独的精度测试。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度的测量方法及系统。该专利技术可以准确标定空间光学遥感相机相对成像时刻的标定精度误差，适用于多种数据传输接口，也适用于图像数据格式的编排各不相同的情况，为光学遥感相机图像时刻精度提供了可靠的技术支撑。本专利技术的技术方案是：一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法，包括步骤如下：1)获取待标定空间光学遥感相机硬件延时标定精度误差；2)采用本地计数器和示波器测量待标定空间光学遥感相机每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差；3)确定待标定空间光学遥感相机成像时刻标定精度。所述测量每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差的方法，具体包括步骤如下：1)获取待标定空间光学遥感相机视频处理器接收到GPS硬件秒脉冲信号下降沿和发送成像行同步信号的上升沿时本地计数器的数值；2)根据本地计数器的数值和本地计数器的时间频率确定GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器和视频处理器发出成像行同步信号上升沿的时间差值；3)采用示波器测量GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器的时刻和视频处理器发送成像行同步信号上升沿的时刻，计算实际成像行同步信号与GPS硬件秒脉冲信号的时间差值；4)确定每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差。所述确定GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器和视频处理器发出成像行同步信号上升沿的时间差值t的具体公式为：t＝(NH-Nn+1)/f，其中，Nn+1为第n+1个GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器时本地计数器的数值，NH为视频处理器在接收第n+1个GPS硬件秒脉冲信号之后发出成像行同步信号上升沿时本地计数器数值，所述成像行同步信号上升沿为距离视频处理器接收GPS硬件秒脉冲最远端的成像行同步信号的上升沿；f为本地计数器的时间频率，f＝1/(Nn+1-Nn)。所述计算实际成像行同步信号与GPS硬件秒脉冲信号的时间差值t'的具体公式为：t'＝t'H-t'n+1，其中，t'n+1为示波器测量到得的第n+1个GPS硬件秒脉冲信号下升沿到达视频处理器时的时刻，t'H为示波器测量到得的视频处理器接收第n+1个GPS硬件秒脉冲信号之后发出成像行同步信号上升沿的时刻，所述成像行同步信号上升沿为距离视频处理器接收GPS硬件秒脉冲最远端的成像行同步信号的上升沿。所述确定每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差Δt的具体公式为：Δt＝t-t'。所述待标定空间光学遥感相机硬件延时标定精度误差包括：第一硬件延时td1，为GPS硬件秒脉冲信号进入到空间光学遥感相机分系统，经过传输电缆到达视频处理器电路板的指令延时；第二硬件延时td2，为视频处理器发出成像行同步信号到CCD开始成像时刻的指令延时。所述确定待标定空间光学遥感相机成像时刻标定精度K的具体公式为：K＝td1+td2+Δt，其中，td1+td2为待标定空间光学遥感相机硬件延时标定精度误差，Δt为待标定空间光学遥感相机每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差。一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量系统，包括：计数器模块，数据采集模块，示波器、数据处理模块和时刻标定模块；示波器：测量空间光学遥感相机视频处理器接收GPS硬件秒脉冲信号下升沿的时刻和发出成像行同步信号上升沿的时刻；数据采集模块：采集计数器模块中本地计数器数值，并发送至数据处理模块；采集硬件延时发送给时刻标定模块；计数器模块：对GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器的时刻进行计数；对视频处理器发出成像行同步信号上升沿的时刻进行计数；数据处理模块：接收数据采集模块发送的本地计数器数值，根据本地计数器数值和本地计数器的时间频率f，计算GPS硬件秒脉冲信号到达视频处理器和视频处理器发出成像行同步信号的时间差值；根据示波器测量得到的GPS硬件秒脉冲信号下升沿到达视频处理器的时刻和视频处理器发出成像行同步信号上升沿的时刻，确定实际成像行同步信号与GPS硬件秒脉冲信号的时间差值。时刻标定模块：根据数据采集模块发送的硬件延时、GPS硬件秒脉冲信号到达视频处理器和视频处理器发出成像行同步信号的时间差值和实际成像行同步信号与GPS硬件秒脉冲信号的时间差值，确定待标定空间光学遥感相机成像时刻标定精度。所述确定实际成像行同步信号与GPS硬件秒脉冲信号的时间差值t'的具体公式为：t'＝t'H-t'n+1，其中，t'n+1为示波器测量得到的第n+1个GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器的时刻，t'H为示波器测量得到的视频处理器接收第n+1个GPS硬件秒脉冲信号之后发出成像行同步信号上升沿的时刻t'H，所述成像行同步信号上升沿为距离视频处理器接收GPS硬件秒脉冲最远端的成像行同步信号的上升沿；所述计算GPS硬件秒脉冲信号到达视频处理器和视频处理器发出成像行同步信号的时间差值t的具体公式为:t＝NH-Nn+1/f，其中，Nn+1为第n+1个GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器时本地计数器的数值，NH为视频处理器在接收第n+1个GP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法，其特征在于，包括步骤如下：1)获取待标定空间光学遥感相机硬件延时标定精度误差；2)采用本地计数器和示波器测量待标定空间光学遥感相机每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差；3)确定待标定空间光学遥感相机成像时刻标定精度。

【技术特征摘要】
1.一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法，其特征在于，包括步骤如下：1)获取待标定空间光学遥感相机硬件延时标定精度误差；2)采用本地计数器和示波器测量待标定空间光学遥感相机每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差；3)确定待标定空间光学遥感相机成像时刻标定精度。2.根据权利要求1所述的一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法，其特征在于，所述测量每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差的方法，具体包括步骤如下：1)获取待标定空间光学遥感相机视频处理器接收到GPS硬件秒脉冲信号下降沿和发送成像行同步信号的上升沿时本地计数器的数值；2)根据本地计数器的数值和本地计数器的时间频率确定GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器和视频处理器发出成像行同步信号上升沿的时间差值；3)采用示波器测量GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器的时刻和视频处理器发送成像行同步信号上升沿的时刻，计算实际成像行同步信号与GPS硬件秒脉冲信号的时间差值；4)确定每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差。3.根据权利要求2所述的一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法，其特征在于，所述确定GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器和视频处理器发出成像行同步信号上升沿的时间差值t的具体公式为：t＝(NH-Nn+1)/f，其中，Nn+1为第n+1个GPS硬件秒脉冲信号下降沿到达视频处理器时本地计数器的数值，NH为视频处理器在接收第n+1个GPS硬件秒脉冲信号之后发出成像行同步信号上升沿时本地计数器数值；所述成像行同步信号上升沿为距离视频处理器接收GPS硬件秒脉冲最远端的成像行同步信号的上升沿；f为本地计数器的时间频率，f＝1/(Nn+1-Nn)。4.根据权利要求3所述的一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法，其特征在于，所述计算实际成像行同步信号与GPS硬件秒脉冲信号的时间差值t'的具体公式为：t'＝t'H-t'n+1，其中，t'n+1为示波器测量到得的第n+1个GPS硬件秒脉冲信号下升沿到达视频处理器时的时刻，t'H为示波器测量到得的视频处理器接收第n+1个GPS硬件秒脉冲信号之后发出成像行同步信号上升沿的时刻，所述成像行同步信号上升沿为距离视频处理器接收GPS硬件秒脉冲最远端的成像行同步信号的上升沿。5.根据权利要求4所述的一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法，其特征在于，所述确定每行图像成像的相对成像时刻的标定精度误差Δt的具体公式为：Δt＝t-t'。6.根据权利要求1-5任一所述的一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法，其特征在于，所述待标定空间光学遥感相机硬件延时标定精度误差包括：第一硬件延时td1，为GPS硬件秒脉冲信号进入到空间光学遥感相机分系统，经过传输电缆到达视频处理器电路板的信号延时；第二硬件延时td2，为视频处理器发出成像行同步信号到CCD开始成像时刻的指令延时。7.根据权利要求6所述的一种空间光学遥感相机成像时刻标定精度测量方法，其特征在于，所述确定待标定空间光学遥感相机成像时刻标定精度K的具体公式为：K＝td1+td2+Δt，其中，td1+td2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑君，齐少凡，李亮，李坤，张孝弘，贺勍，刘冰，吴淞波，于生全，黄伟，魏志勇，王媛媛，董建婷，崔艳召，张占东，王旭明，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11