一种全自动远程控制的人造卫星观测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种全自动远程控制的人造卫星观测系统及方法，包括：地面基站和人造卫星空间站；人造卫星空间站上设有观测设备；地面基站对恒星数据进行获取，同时控制观测设备进行实时指向跟踪；所述地面基站包括：数据获取模块，用于获取恒星的目标位置以及人造卫星的轨道数据；人造卫星跟踪模块，用于提供指向跟踪模型；望远镜观测模块，用于引导观测设备平稳的对恒星进行跟踪观测；恒星跟踪模块，用于实时修正指向跟踪模块；人机交互模块，用于实现与望远镜观测模块的状态显示和人机交互，本发明专利技术充分考虑了安全性和工程可实现性，要求卫星平台的机动角度小，适用于各类高精度遥感卫星，可以轻松实现人机控制卫星对恒星的观察和检测。和检测。和检测。

【技术实现步骤摘要】
一种全自动远程控制的人造卫星观测系统及方法


[0001]本专利技术涉及天文观测
，尤其涉及一种全自动远程控制的人造卫星观测系统及方法。

技术介绍

[0002]光学观测利用人造卫星表面反射的太阳光或卫星本身的闪光对人造卫星进行各种光学观测，包括对人造卫星进行定位观测、亮度观测和光谱观测。定位观测是通过测定卫星的位置和相应时刻，以确定卫星的轨道要素，从轨道分析中获取科学信息，或进行卫星三角测量等工作。亮度和光谱观测的目的是研究诸如卫星在空间的转动、卫星表面的变化和地球大气某些物理性质等。人造卫星多数比较暗弱，而且快速横贯天空，视轨迹和视角速度的变化都比较复杂，所以卫星光学观测仪器必须具备大视场﹑强光力等特性和便于跟踪以及精度相当高的记时系统。
[0003]近年来，随着卫星遥感技术的不断发展，对遥感图像的定标和定位精度需求越来越高。尤其在红外辐射定标领域，传统的红外遥感探测系统主要通过星上物方、像方黑体来实现在轨辐射定标。但随着红外光学遥感探测仪器口径的增加，在光路前放置大口径黑体已很难工程实现。恒星具有空间位置稳定、光谱特性相对稳定的特点，是定量化遥感卫星重要定标源。随着仪器灵敏度的提高，基于恒星的定标方案成为近年来大型光学相机主要辐射定标方案之一。
[0004]经文献调研，在论文“星上定标的观测恒星确定方法研究”(中国空间科学技术2017年37卷第3期)中公开了一种基于恒星观测的定标方法，将恒星视为点源目标对其辐照度进行建模，在此基础上提出了泰勒级数展开和改进的遗传算法对恒星的温度进行求解；/>[0005]然后对WISE星表的恒星进行辐照度外推，对不同精度下恒星的光谱分布特征进行了分析总结，确定观测恒星在相机探测波段的辐照度。该文章重点介绍了基于恒星的辐射定标算法，未涉及卫星入轨后如何机动观测恒星。
[0006]在论文“基于恒星观测的静止轨道成像仪指向偏差在轨修正”(光学学报2009年29卷第9期)中公开了一种基于恒星观测的几何定位方法，建立了包含恒星信息的载荷指向偏差在轨修正模型，提出了模型中若干关键参数的选取方法，同时开展数字延迟积分技术、系统点源扩展函数等对指向偏差精度的影响分析。该文章重点介绍了基于恒星的几何定位方法，未涉及卫星入轨后如何机动观测恒星。
[0007]因此，有必要研究一种全自动远程控制的人造卫星观测系统及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提供了一种全自动远程控制的人造卫星观测系统及方法，充分考虑了安全性和工程可实现性，要求卫星平台的机动角度小，适用于各类高精度遥感卫星，可以轻松实现人机控制卫星对恒星的观察和检测。
[0009]一方面，本专利技术提供一种全自动远程控制的人造卫星观测系统，所述人造卫星观测系统包括：地面基站和人造卫星空间站；
[0010]所述人造卫星空间站上设有观测设备，所述人造卫星空间站设置在人造卫星上；
[0011]所述地面基站对恒星数据进行获取，同时控制观测设备进行实时指向跟踪；
[0012]所述地面基站包括：
[0013]数据获取模块，用于获取恒星的目标位置以及人造卫星的轨道数据；
[0014]人造卫星跟踪模块，用于解析人造卫星的轨道数据，并根据恒星的目标位置和人造卫星的轨道数据，提供指向跟踪模型；
[0015]望远镜观测模块，用于根据指向跟踪模型引导观测设备平稳的指向目标，跟踪目标，对恒星进行跟踪观测；
[0016]恒星跟踪模块，用于通过观测设备对恒星观测结果，实时修正指向跟踪模块；
[0017]人机交互模块，用于实现与望远镜观测模块的状态显示和人机交互。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述观测设备包括转台、天文望远镜、天文相机、电动调焦器和滤镜轮，所述转台、天文望远镜、天文相机、电动调焦器和滤镜轮均与望远镜观测模块通信连接，所述天文望远镜设置在转台上，所述天文相机与天文望远镜连接，所述电动调焦器和滤镜均设置在天文望远镜内并同时连接天文望远镜。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述望远镜观测模块包括：
[0020]转台控制单元，用于对天文望远镜进行指向和跟踪；
[0021]相机控制单元，用于对天文相机进行曝光参数调节、增益档位切换和图像存储；
[0022]调焦器控制单元，用于对电动调焦器的后端设备进行前景牵引或后退牵引完成调焦；
[0023]滤镜轮控制单元，用于对滤镜轮进行滤镜切换；
[0024]观测控制单元，用于对人机交互模块的信息进行解析并生成决策命令发送给转台控制单元、相机控制单元、调焦器控制单元和滤镜轮控制单元。
[0025]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述数据获取模块中恒星目标位置的数据获取来源包括：通过人机交互模块人工输入恒星目标的赤经信息和赤纬信息或通过恒星目标位置信息数据库获取恒星目标的赤经信息和赤纬信息。
[0026]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述恒星目标位置信息数据库与人机交互模块连接，所述恒星目标位置信息数据库中的数据来源包括但不限于盖亚星表和依巴谷星表。
[0027]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述人造卫星跟踪模块中的指向跟踪模型为：
[0028]P=f(ω），其中，P为恒星目标在天文相机内的位置，ω为转台的转动角度，f(ω）通过分解恒星目标在天文相机内的位置的轨迹获得，P通过恒星的目标位置和像元比例尺获得，所述像元比例尺为相机像元对应的天空张角。
[0029]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述恒星跟踪模块中对指向跟踪模型进行实时修正过程具体包括：提取待测恒星目标的质心，获得其
在相机中x、y坐标，计算与相机中心位置的差值Δx和Δy，通过Δx和Δy修正P，进一步修正f(ω）中的ω。
[0030]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述人造卫星跟踪模块中解析人造卫星的轨道数据为通过标准接口读取目标轨道数据，进行解析插值引导数据。
[0031]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述望远镜观测模块中指向跟踪过程具体为：根据引导数据给出正确的目标位置信息引导跟踪架平稳的指向跟踪目标，天文望远镜包括指向中、指向到位、等待变速跟踪和变速跟踪四个状态，状态之间的切换根据预先设计的判断阈值进行判断和监测，满足阈值条件后进行动作切换进入下一个状态。
[0032]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种全自动远程控制的人造卫星观测方法，所述人造卫星观测方法通过所述的人造卫星观测系统完成，所述人造卫星观测方法包括以下步骤：
[0033]S1：上电初始化，确保网络畅通，进入系统前端交互界面；
[0034]S2：根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全自动远程控制的人造卫星观测系统，用于观测恒星，其特征在于，所述人造卫星观测系统包括：地面基站和人造卫星空间站；所述人造卫星空间站上设有观测设备，所述人造卫星空间站设置在人造卫星上；所述地面基站对恒星数据进行获取，同时控制观测设备进行实时指向跟踪；所述地面基站包括：数据获取模块，用于获取恒星的目标位置以及人造卫星的轨道数据；人造卫星跟踪模块，用于解析人造卫星的轨道数据，并根据恒星的目标位置和人造卫星的轨道数据，提供指向跟踪模型；望远镜观测模块，用于根据指向跟踪模型引导观测设备平稳的指向目标，跟踪目标，对恒星进行跟踪观测；恒星跟踪模块，用于通过观测设备对恒星观测结果，实时修正指向跟踪模块；人机交互模块，用于实现与望远镜观测模块的状态显示和人机交互。2.根据权利要求1所述的人造卫星观测系统，其特征在于，所述观测设备包括转台、天文望远镜、天文相机、电动调焦器和滤镜轮，所述转台、天文望远镜、天文相机、电动调焦器和滤镜轮均与望远镜观测模块通信连接，所述天文望远镜设置在转台上，所述天文相机与天文望远镜连接，所述电动调焦器和滤镜均设置在天文望远镜内并同时连接天文望远镜。3.根据权利要求2所述的人造卫星观测系统，其特征在于，所述望远镜观测模块包括：转台控制单元，用于对天文望远镜进行指向和跟踪；相机控制单元，用于对天文相机进行曝光参数调节、增益档位切换和图像存储；调焦器控制单元，用于对电动调焦器的后端设备进行前景牵引或后退牵引完成调焦；滤镜轮控制单元，用于对滤镜轮进行滤镜切换；观测控制单元，用于对人机交互模块的信息进行解析并生成决策命令发送给转台控制单元、相机控制单元、调焦器控制单元和滤镜轮控制单元。4.根据权利要求3所述的人造卫星观测系统，其特征在于，所述数据获取模块中恒星目标位置的数据获取来源包括：通过人机交互模块人工输入恒星目标的赤经信息和赤纬信息或通过恒星目标位置信息数据库获取恒星目标的赤经信息和赤纬信息。5.根据权利要求4所述的人造卫星观测系统，其特征在于，所述恒星目标位置信息数据库与人机交互模块连接，所述恒星目标位置信息数据库中的数据来源包括但不限于盖亚星表和依巴谷星表。6.根据权利要求5所述的人造卫星观测系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：严俊，赵存，杨默，
申请(专利权)人：德博睿宇航科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：