一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统及测试方法技术方案

一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统及测试方法，属于小卫星地面测试技术领域。本发明专利技术由图像智能处理器、任务规划分系统、姿态控制分系统、导航接收机、数据传输分系统、图像模拟源、GNSS动态仿真器、姿态控制地面设备及CAN总线监视器组成，充分利用星上设备和已有地面测试设备，无需额外研制专用地面测试设备，可满足多种面向应用的图像智能处理功能的测试要求，通用性好。本发明专利技术准确模拟了小卫星的典型在轨工况，解决了整星条件下小卫星图像智能处理功能的测试问题。

【技术实现步骤摘要】
一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统及测试方法
本专利技术涉及一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统及测试方法，尤其涉及一种小卫星模拟在轨条件下的控制及数据流的图像智能处理功能的测试系统和测试方法，属于小卫星地面测试

技术介绍
随着传感器技术、空间技术、信息处理技术等的发展，遥感影像的时、空、谱分辨力有了明显提高，数据量呈膨胀趋势。随着应用领域迅速扩大，用户对航天遥感图像处理的速度和效果提出了很高的要求。然而，目前超大数据量的遥感图像处理是在地面站处理中心完成，卫星数据服务时效性与用户应用需求还有较大差距，因此有必要把部分地面处理迁移到卫星平台，通过星上在轨实时处理和快速分发，减少中间环节，直接提供可应用的数据，提高卫星服务时效性。星载图像智能处理是指根据应用场景的需求，在星上完成数据处理，仅将处理结果(如识别到的目标、监测对象的态势感知、感兴趣区域)进行下传或分发。通过星载智能数据处理，可以减小需下传的数据量，降低数据传输下行信道的压力和对星载大容量存储器的存储要求；降低图像等遥感数据采集、处理之间的延迟，在星上完成数据实时处理，形成可直接应用产品，达到分钟级的应急信息快速获取。星载图像智能处理不是地面功能的简单搬移，需要根据使用场景设计在轨操作流程和相应的整星测试方法。由于星载图像智能处理在小卫星上属于首次应用，并且参与功能实现的分系统较多，目前没有可以参考或依据的测试方案。另外要实现星载图像智能处理功能的整星测试，必须模拟在轨真实使用场景，实现各分系统的时间同步、轨道同步和动作同步，而目前整星测试，姿态控制分系统、导航接收机均按照各自地面设备模拟输出的轨道、时间等进行运行，无法满足整星测试同步的要求。因此急需研制一种测试方法，用于准确模拟小卫星在轨状态，从而解决小卫星整星条件下的星载图像智能处理功能地面测试问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统及测试方法，模拟了小卫星在轨智能处理功能应用场景，解决了小卫星整星条件下的星载图像智能处理功能测试问题。本专利技术的技术解决方案是：一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统，包括图像智能处理器、任务规划分系统、姿态控制分系统、导航接收机、数据传输分系统、图像模拟源、GNSS动态仿真器、姿态控制地面设备及CAN总线监视器；GNSS动态仿真器为星上导航接收机提供模拟导航信号；姿态控制地面设备为星上姿态控制分系统提供模拟信号；星上任务规划分系统根据注入的任务参数生成任务数据块，并通过CAN总线向外发布；星上导航接收机根据GNSS动态仿真器提供的模拟导航信号生成模拟在轨状态的时间广播和定位广播，并通过CAN总线向外发布，为图像智能处理器提供整星位置和速度信息；星上姿态控制分系统根据姿态控制地面设备提供的模拟信号生成模拟在轨状态的姿态广播，通过CAN总线向外发布，为图像智能处理器提供整星姿态信息；并接收任务数据块，完成卫星姿态机动；图像模拟源产生测试图像，为图像智能处理器提供处理对象；图像智能处理器根据接收的整星位置和速度信息和整星姿态信息，完成对所接收到的测试图像的处理，并将处理结果通过数据传输分系统下传至地面；CAN总线监视器用于监视CAN总线，实时记录时间广播、定位广播、姿态广播，用于测试结果判读。进一步地，所述对所接收到的测试图像的处理包括云检测、相对辐射校正、几何校正、基于地理坐标的感兴趣区域提取和基于目标检测的感兴趣区域提取。进一步地，所述任务参数包括轨道参数、成像参数、数据传输窗口参数、图像智能处理参数。进一步地，所述任务数据块为星上任务规划分系统根据任务参数生成、可以被星上其他分系统执行以完成在轨任务的数据块，任务数据块包括任务数据块标识、成像模式、姿态机动角度、要求到位时刻、姿态机动结束时刻、起点经纬度、结束点经纬度、成像起止时刻、数据传输回放起止时刻和图像智能处理任务类型及参数。进一步地，所述测试图像具有与星载相机输出数据相同的数据格式，每行数据包括模拟相机辅助数据、模拟全色图像数据和模拟多光谱图像数据；其中模拟相机辅助数据的相机标识、探测器号标识、行计数、时间计数等内容与星载相机一致；模拟全色图像数据填充有云地物图像；模拟多光谱图像数据填充带目标的遥感图像。根据所述的一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统实现的一种小卫星图像智能处理功能整星测试方法，包括如下步骤：a)设计点目标成像场景，确定测试用轨道参数；根据此轨道参数制作GNSS动态仿真器的测试轨道和姿态控制分系统测试用轨道；b)确认图像智能处理器、任务规划分系统、姿态控制分系统、导航接收机、数据传输分系统具备测试状态；断开相机分系统与图像智能处理器的连接，将图像模拟源置于星旁并代替相机分系统与图像智能处理器相连；确认GNSS动态仿真器、姿态控制地面设备、CAN总线监视器就位并与星上相应设备相连；c)整星加电，姿态控制分系统加电；向姿态控制分系统注入测试轨道；d)启动CAN总线监视器，打开GNSS动态仿真器，加载测试轨道；e)启动姿态控制地面设备，释放星箭分离开关，同时设置GNSS动态仿真器开始运行测试轨道并输出；f)导航接收机加电，确认正确定位，确认导航接收机、姿态控制轨道同步；g)将姿态控制分系统转入对地定向模式，发送引入秒脉冲校时指令、引入数据校验指令，确认导航接收机、姿态控制时间同步；h)星上任务规划分系统加电，注入任务参数，进行任务规划，生成任务数据块并通过总线向各分系统发送；i)收到任务数据块后，姿态控制分系统完成姿态机动，图像智能处理器完成图像处理，数据传输分系统完成图像处理结果的记录和下传；j)图像处理结果传输结束后，姿态控制分系统停止姿态机动，并控制卫星姿态返回到初始状态，图像智能处理器和数据传输分系统断电，测试流程结束；k)根据CAN总线监视器中记录的平台辅助数据和图像模拟源发送的测试图像，进行地面现场恢复，以PC机算法分析结果和步骤i)中得到的处理整星测试结果进行对比分析，确定测试结果。进一步地，所述c)中的测试轨道为a)中所述姿态控制分系统测试用轨道，且轨道参数中的当前测试轨道时间T0值和星箭分离时刻UTC0的设置满足如下条件：若图像处理的起始时刻为T，则UTC0设置为T-1800s，T0设置为1800s。进一步地，所述d)中的测试轨道为为步骤a)中所述GNSS动态仿真器的测试轨道，且轨道起始时间为星箭分离时刻UTC0。进一步地，k)中的平台辅助数据包括时间广播、定位广播和姿态广播。进一步地，所述测试结果为评价图像智能处理功能的指标体系，包括云检测检出率、云检测虚警率、相对辐射校正精度、地理位置提取精度、目标检测准确率、处理延时。本专利技术与现有技术相比的优点在于：a)本专利技术设计的测试系统由图像智能处理器、任务规划分系统、姿态控制分系统、导航接收机、数据传输分系统、图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统，其特征在于：包括图像智能处理器、任务规划分系统、姿态控制分系统、导航接收机、数据传输分系统、图像模拟源、GNSS动态仿真器、姿态控制地面设备及CAN总线监视器；/nGNSS动态仿真器为星上导航接收机提供模拟导航信号；/n姿态控制地面设备为星上姿态控制分系统提供模拟信号；/n星上任务规划分系统根据注入的任务参数生成任务数据块，并通过CAN总线向外发布；/n星上导航接收机根据GNSS动态仿真器提供的模拟导航信号生成模拟在轨状态的时间广播和定位广播，并通过CAN总线向外发布，为图像智能处理器提供整星位置和速度信息；/n星上姿态控制分系统根据姿态控制地面设备提供的模拟信号生成模拟在轨状态的姿态广播，通过CAN总线向外发布，为图像智能处理器提供整星姿态信息；并接收任务数据块，完成卫星姿态机动；/n图像模拟源产生测试图像，为图像智能处理器提供处理对象；/n图像智能处理器根据接收的整星位置和速度信息和整星姿态信息，完成对所接收到的测试图像的处理，并将处理结果通过数据传输分系统下传至地面；/nCAN总线监视器用于监视CAN总线，实时记录时间广播、定位广播、姿态广播，用于测试结果判读。/n...

【技术特征摘要】
1.一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统，其特征在于：包括图像智能处理器、任务规划分系统、姿态控制分系统、导航接收机、数据传输分系统、图像模拟源、GNSS动态仿真器、姿态控制地面设备及CAN总线监视器；
GNSS动态仿真器为星上导航接收机提供模拟导航信号；
姿态控制地面设备为星上姿态控制分系统提供模拟信号；
星上任务规划分系统根据注入的任务参数生成任务数据块，并通过CAN总线向外发布；
星上导航接收机根据GNSS动态仿真器提供的模拟导航信号生成模拟在轨状态的时间广播和定位广播，并通过CAN总线向外发布，为图像智能处理器提供整星位置和速度信息；
星上姿态控制分系统根据姿态控制地面设备提供的模拟信号生成模拟在轨状态的姿态广播，通过CAN总线向外发布，为图像智能处理器提供整星姿态信息；并接收任务数据块，完成卫星姿态机动；
图像模拟源产生测试图像，为图像智能处理器提供处理对象；
图像智能处理器根据接收的整星位置和速度信息和整星姿态信息，完成对所接收到的测试图像的处理，并将处理结果通过数据传输分系统下传至地面；
CAN总线监视器用于监视CAN总线，实时记录时间广播、定位广播、姿态广播，用于测试结果判读。


2.根据权利要求1所述的一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统，其特征在于：对所接收到的测试图像的处理包括云检测、相对辐射校正、几何校正、基于地理坐标的感兴趣区域提取和基于目标检测的感兴趣区域提取。


3.根据权利要求1所述的一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统，其特征在于：所述任务参数包括轨道参数、成像参数、数据传输窗口参数、图像智能处理参数。


4.根据权利要求1所述的一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统，其特征在于：所述任务数据块为星上任务规划分系统根据任务参数生成、可以被星上其他分系统执行以完成在轨任务的数据块，任务数据块包括任务数据块标识、成像模式、姿态机动角度、要求到位时刻、姿态机动结束时刻、起点经纬度、结束点经纬度、成像起止时刻、数据传输回放起止时刻和图像智能处理任务类型及参数。


5.根据权利要求1所述的一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统，其特征在于：所述测试图像具有与星载相机输出数据相同的数据格式，每行数据包括模拟相机辅助数据、模拟全色图像数据和模拟多光谱图像数据；其中模拟相机辅助数据的相机标识、探测器号标识、行计数、时间计数等内容与星载相机一致；模拟全色图像数据填充有云地物图像；模拟多光谱图像数据填充带目标的遥感图像。


6.根据权利要求1所述的一种小卫星图像智能处理功能整星测试系统实现的一种小卫星图像智能处理功能整星测试方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭琪，刘思远，黄敏，刘志佳，严林，金玲，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11