[00133654]行星表面摄影与地形探测地面验证平台一期

行星表面近景摄影相机,是行星软着陆探测任务中获取行星表面地形数据最重要的有效载荷之一。由于行星表面空间环境对于人类而言是一个难以直接感触的未知复杂世界,无法像地球一样采用各种精密的仪器设备对其进行直接精确测量,只能通过远距离遥感的技术手段开展探测。在此背景下,行星表面近景摄影相机的工作能力能否满足行星探测的应用需求,获取的图像数据和地形数据产品能否准确、真实的反映行星表面实际情况,必须在探测任务实施之前进行地面真实性验证。我国行星探测起步晚,有效载荷地面真实性验证经验不足,重视程度也不够,缺乏有效的地面真实性验证手段,近景摄影和地形探测数据的定标精度、定位精度和地形恢复结果受到影响,整体成果水平不高,极大的限制了我国行星遥感数据产品的推广应用。 针对以上现状,该成果的主要目标是搭建行星表面摄影与地形探测地面验证平台,利用该验证平台开展行星表面近景摄影相机地面验证试验的方法研究,充分验证相机的数据探测能力、数据探测流程、图像数据质量、地形数据处理方法、地形产品精度等内容,为载荷前期理论性研究和设计提供支持,并且为数据产品的质量分析提供依据。通过本项目的实施,将为我国后续探月工程任务、首次火星探测任务、以及其他深空探测任务中近景摄影测量相机地面科学验证试验的开展提供试验平台和技术支撑,对于提高我国行星表面观测技术及探测成果的定量化分析水平具有十分重要的意义。 行星表面摄影与地形探测地面验证平台一期主要包括的设备有近景摄影与地形探测原理相机及指向云台、相机几何标校装置、相机几何标校软件、三维激光扫描仪、自准直电子经纬仪、以及行星地形模型制作设备。其中,（1）近景摄影与地形探测原理相机及指向云台由两台近景摄影相机和指向云台构成,其基线长度和内扣角等参数可根据试验不同需求进行调制,用于实现探测点周围指定区域的指向和左右相机立体成像,服务于探测点地形数据恢复;（2）相机几何标校装置包括2D标校板,3D标校架,标校靶标等,用作相机焦距、像主点位置、镜头畸变参数、两台相机相对位置关系等几何参数标校时的已知观测对象;（3）相机几何标校软件用于解算相机像焦距、主点、畸变参数、相对外方位元素等,服务于图像数据解算;（4）三维激光扫描仪用于获取试验区的三维地形数据,服务于图像数据处理结果验证;（5）自准直电子经纬仪用于对摄影相机安装参数、相机云台的俯仰与偏航参数等进行高精度测量与标校,并具备对相机及云台的基准镜自准直功能,测量数据可用于解算图像数据外方位元素,服务于探测点地形数据恢复;（6）行星地形模型制作设备用于制作月球、火星等表面地形实体模型,直观的检验本成果数据处理结果精度,服务于图像数据处理结果验证。 “行星表面摄影与地形探测地面验证平台一期”的建设,能够支撑我国后续探月工程任务、首次火星探测任务、以及其他深空探测任务中近景摄影测量相机地面科学验证试验,为载荷前期理论性研究和设计提供支持,并且为数据产品的质量分析提供依据。平台投入使用后,预期将产生系列高质量的科学产出成果,包括学术论文、专利、国家标准、软件著作权等。截至目前,成果已立项国家标准1项,受理专项1项,并已成功应用于嫦娥五号、嫦娥四号探月工程任务全景相机,以及首次火星探测任务导航地形相机的地面科学验证试验中,在充分验证全景相机的数据探测能力、数据探测流程、图像数据质量、地形数据处理方法、地形产品精度等方面发挥了巨大的作用,特别是嫦娥五号全景相机,根据地面科学验证实验的中发现的问题,载荷研制单位西光所对全景相机像平位置进行优化,将相机在物方的焦点距离调整为4m,从而能够更好的支撑嫦娥五号任务采样区的清晰成像需求。除此之外,成果中的三维激光扫描仪可用于大型天线变形监测等工程任务,可发挥更大的经济效益。 社会效益方面,成果将有望提升中国科学院国家天文台在深空探测领域的国内外认可程度,成为国内一流、国际知名的深空探测数据处理机构,引领中国深空探测领域前沿发展。同时,将对国家天文台承担的国家重大工程项目提供支撑和保障,验证行星表面近景摄影相机的性能指标,保证工程任务顺利完成。另外,在人才队伍培育、行星表面近景摄影技术发展方面,该平台也将发挥积极的推动作用。