Кадровая навигационная камера (НК) позволит определять положение КА и осуществить геопривязку кадров НК и другой съёмочной аппаратуры (СА) на борту КА с точностью до ~10 м (1σ). При этом нет необходимости использовать навигационные системы Глонасс/GPS – достаточно априорного целеуказания с точностью ~10 км. Кроме того, данный метод позволяет компенсировать систематические ошибки привязки систем координат НК, СА и звездных датчиков.
В качестве фотоприемного устройства НК предполагается использовать крупноформатные КМОП матрицы CMV20000 размером 5120х3840 пикс. В этом случае при использовании объектива с фокусным расстоянием 125 мм НК с высоты 500 км обеспечит разрешение 26 м при захвате 100х130 км. Минимальным вариантом НК является однозональная камера ближнего ИК-диапазона (0.8-0.9 мкм), в котором достигается наибольший контраст вода-суша и потому наилучшим образом распознаются ориентиры, связанные с водными объектами (реки, озера, особенности береговых линий морей и океанов). Оптимальным вариантом является двухканальная НК или две одноканальных НК – одна, работающая в ближнем ИК диапазоне, а вторая в RGB-зонах, которые лучше подходят для распознавания объектов суши и облаков.
Определение положения КА и геопривязка кадров НК осуществляется по контрольным точкам, априорно привязанным к карте. Привязка изображений СА к кадрам НК может осуществляться как по результатам взаимной калибровки систем координат СА и НК, так и по корреляции изображений СА и НК с использованием «относительных» ориентиров, хорошо распознаваемых на изображениях СА и НК, но априорно не привязанных к карте.
Схема геопривязки кадров навигационной камеры и изображений основной съёмочной аппаратуры;
контрольные точки показаны большими крестиками,
относительныме ориентиры — малыми крестиками.
Достоинством кадровой НК является «жесткая» геометрия изображения в пределах кадра и вследствие этого - возможность его геопривязки по небольшому количеству контрольных точек (минимум – двум-трем – см. ниже). Вместе с тем, относительно широкая полоса захвата НК обеспечивает попадание в кадр КТ значительно большего числа КТ.
Данная методика иллюстрируется ниже на примере использования изображения Landsat с разрешением 30 м для геопривязки изображения г. Сохаг, которое было получено съёмочной системой Геотон на КА «Ресурс-П» с разрешением около 2 м. Точность геопривязки изображений Геотон составила около 15 м.
Привязка изображения Геотон/Ресурс-П к изображению Landsat.
Геопривязанное изображение Геотон;
найденные по изображению координаты центра опоры моста, указанной на изображении белой стрелкой, равны 23º33'31,13'' с.ш., 31º41'06,22'' в.д.,
фактические координаты - 23º33'30,78'' с.ш., 31º41'06,19'' в.д.
В перспективе для повышения точности геопривязки изображений НК и СА предполагается повысить разрешение НК до ~12 м при сохранении полосы обзора 100х130 км путем использования в качестве ФПУ КМОП-матрицы CMV50000 и увеличения фокусного расстояния объектива до 180 мм.