具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅 用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的一种视频卫星的地面目标检测方法，方案采用普查引导详查、 光学与红外两种成像体制相结合，实现了对车辆、船舶、飞机、临近空间飞行器、 卫星、火箭残骸和天体等动目标的多模复合视频成像。

在一个实施例中，如图1示，提供了一种视频卫星的地面目标检测方法， 包括以下步骤：

步骤102，根据广角摄像机拍摄到的第一视频信息，得到卫星当前的姿态信 息。

卫星在绕地飞行时，姿态可以是自由变化的，因此在拍摄时，首先需要确 定卫星的姿态信息。

广角摄像机具有很宽的视场，因此根据广角摄像机拍摄的第一视频信息， 可以得到当前的姿态信息。

步骤104，根据姿态信息，对卫星的姿态进行调整，以建立对地姿态。

当得到姿态信息之后，可以对卫星的姿态进行调整，以建立对地姿态，对 地姿态指的是卫星进行凝视状态，并且摄像机指向地面。

步骤106，在建立对地姿态之后，根据宽视场摄像机拍摄到的第二视频信息， 确定待监测区域的目标对象。

宽视场摄像机具有很宽的视场，可以扫描到地面大区域范围，并且具有一 定的分辨率，可以发现大范围中的目标对象。

步骤108，当目标对象为监测目标时，通过高分辨率摄像机对监测目标进行 跟踪拍摄，得到第三视频信息。

通过宽视场摄像机的扫描，通过第二视频信息的实时传输，可以确定目标 对象是否为检测目标，当是监测目标时，通过高分辨率摄像机可以对监测目标 进行跟踪拍摄，得到第三视频信息。

步骤110，将第一视频信息、第二视频信息以及第三视频信息通过宽波束天 线实时传输至地面接收站；以使地面接收站根据第一视频信息、第二视频信息 以及第三视频信息进行地面目标检测。

第一视频信息、第二视频信息以及第三视频信息是实时传输的，以便地面 接收站可以根据实时传输的视频信息进行相应的控制，即宽波束天线即可以传 输视频信息，也可以接收地面控制站发送的控制信号。

上述一种视频卫星的地面目标检测方法中，根据广角摄像机拍摄到的第一 视频信息，得到卫星当前的姿态信息；根据姿态信息，对卫星的姿态进行调整， 以建立对地姿态；在建立对地姿态之后，根据宽视场摄像机拍摄到的第二视频 信息，确定待监测区域的目标对象；当目标对象为监测目标时，通过高分辨率 摄像机对监测目标进行跟踪拍摄，得到第三视频信息；将第一视频信息、第二 视频信息以及第三视频信息通过宽波束天线实时传输至地面接收站，采用普查 引导详查、光学与红外两种成像体制相结合，实现了对车辆、船舶、飞机、临 近空间飞行器、卫星、火箭残骸和天体等动目标的多模复合视频成像。引领了 我国视频卫星的发展，为创新高分辨率视频成像航天装备、丰富航天侦察手段 奠定了坚实基础，解决现有侦察类卫星不能实时发现动目标、不能实现多分辨 率视频引导观测目标的问题。

在其中一个实施例中，通过红外摄像机对监测目标进行跟踪拍摄，得到第 四视频信息，在第二视频信息实时传输至地面接收站之后，将第四视频信息实 时传输至地面接收站。

本实施例中，通过设置红外摄像机，在夜晚无法通过光学摄像机进行拍摄 时，通过红外摄像机可以完成拍摄，以具备全天候监控的功能。

在其中一个实施例中，广角摄像机的视场角大于180度。当广角摄像机的 视场角大于180度时，无论卫星处于什么姿态，通过广角摄像机的第一视频信息， 均可以判断进行何种控制，可以进入对地姿态。

在其中一个实施例中，宽视场摄像机的视场宽度为卫星相对地面运行5秒 以上的距离，因此宽视场摄像机的视场宽度需大于35公里。进一步的，为了能 从宽视场视频中发现大型舰船、机场等目标，要求对地分辨率优于30米。具体 工作过程如图2所示。

在图2中，初始姿态捕获时刻指的是开始姿态校正的时刻，此时，视频卫 星接收地面站发送的上行姿态信息，在T0时刻，卫星到达T0时刻轨道位置， 并观测到了T0时刻观测目标，采用上述检测方法进行检测得到T0时刻目标星 图，并且将下行星图数据发送至地面站。

在其中一个实施例中，宽视场摄像机发现目标后，使用高分辨摄像机对目 标进行凝视跟踪；高分辨摄像机能够对舰船类型进行区分、对飞机汽车等动目 标进行发现，需要采用长焦距、大口径镜头，对地物分辨率优于3米。

在其中一个实施例中，为了在成像过程中发现目标的红外特性或者在夜间 环境下对目标区域进行热成像，星上安装非制冷型氧化钒敏感器、短波红外成 像的红外摄像机。

在另一个实施例中，卫星在成像过程中能够实时将信号传送给地面接收站， 要求星上安装宽波束数传天线。卫星在500公里轨道高度上，对地指向时与地 球边缘相切的半锥角为68°。星上安装两个有效波束角大于68度的宽波束天线， 两个宽波束天线沿卫星飞行方向一个向前一个向后，联合工作保证地面接收站 在卫星对地面目标成像时都能接收清晰的图像信号。

在其中一个实施例中，在将第一视频信息、第二视频信息以及第三视频信 息通过宽波束天线实时传输至地面接收站之后，根据控制信息，确定与宽波束 天线连接的数传通道，将对应的视频信息通过数传通道传输至地面接收站；数 传通道包括：第一视频信息数传通道、第二视频信息数传通道以及第三视频信 息数传通道。本实施例中，每个视频信息源均对应一个数传通道，通过控制信息， 可以实现数传通道的切换。

在其中一个实施例中，当控制信号为卫星操控信号时，根据控制信号控制 卫星的姿态，以使广角摄像机、宽视场摄像机和/或高分辨率摄像机指向待监测 区域的目标对象。本实施例中，地面接收站可以通过可视化界面实时观看视频 数据，以及对感兴趣目标进行实时跟踪，因此，通过发送控制信号，可以实现 卫星的操控，从而长时间的对感兴趣目标的监控。

在其中一个实施例中，提供一种视频卫星的地面目标检测装置，用于执行 上述方法，包括：

广角摄像机、摄像机和高分辨率摄像机组成的摄像机组；切换电路、宽波 束天线和控制单元；广角摄像机、宽视场摄像机和高分辨率摄像机分别通过数 传通道与所述宽波束天线连接；控制单元控制切换电路以切换数传通道的通断 状态。

在其中一个实施例中，摄像机组还包括：红外摄像机；红外摄像机通过数 传通道与所述宽波束天线连接。

在其中一个实施例中，广角摄像机采用1/2英寸CCD、PAL视频体制、镜 头接口为C接口机身以及焦距为1.4mm鱼眼镜头，视场角在1/2英寸CCD时为 185°×185°；宽视场摄像机采用1/2英寸CCD传感器、PAL视频体制、镜头 接口为C接口机身以及100mm焦距工业镜头；高分辨率摄像机采用3CCD视频 相机，配备1000mm焦距镜头和对焦机构；高分辨率摄像机中电路的电解电容 替换成钽电容以及对电路板中的芯片进行点胶加固。高分辨率摄像机的镜头前 方配备长度为65mm的遮光罩，遮光罩前沿高于镜头安装面的所有部件高度， 用以屏蔽对地成像过程中太阳光和非成像区域反照的干扰；所述高分辨率摄像 机的镜头配置了电动对焦机构，对焦机构分别设置了上限位装置和下限位装置， 使得高分辨率摄像机平面只能在限定区域内调整，由步进电机通过滑块传动机 构驱动镜头前后微动，在控制单元控制下在轨调焦；红外摄像机采用非制冷型 氧化钒CCD，频谱带宽为7.5-13.5μm，配置100mm焦距红外镜头，其视场角 为6.2°×5°。

在其中一个实施例中，宽波束天线为S波段数传单元，所述S波段数传单 元包括S波段视频发射机和S波段数传天线；S波段视频发射机工作中心点频 率为，射频数传接口为SMA，S波段数传天线，选用右旋圆极化螺旋天线，天 线增益为[email protected]±35°，半功率波束宽度为70°。

具体结构如图3所示。

本发明的上述技术方案，视频体制卫星能够发现动态目标，视频比静止图 像增加了时间维度，能够直接捕获目标的运动信息，宽视场视频推帧引导成像 与高分辨视频凝视成像相结合，单颗卫星实现大范围搜索、发现、识别目标能力， 单颗卫星集成光学和红外两种观测手段，可实现白天夜间对目标的观测，也可 从不同特征点对目标进行观测，成像视频实时直播，有效提高了目标获取的时 效性，地面根据直播视频，可快速切换观测目标，实现按需观测、按兴趣度观测。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述 实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特 征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权 利要求为准。