偏流角对星载三线阵相机摄影的影响

本文通过介绍偏流角的产生原因以及星载三线阵CCD相机的成像特点,结合具体算例分析了偏流角以及剩余偏流角对星载三线阵相机摄影的影响,提出为了保证三线阵影像的有效立体重叠,必须对偏流角进行修正。

偏流角误差对TDI CCD相机成像的影响与仿真

本文分析了TDI CCD相机的偏流角调整过程和偏流角误差匹配的影响因素,依据偏流角误差导致的姿态稳定度偏差对相机成像质量的影响,建立推扫相机像点与物点一一对应的数学模型,根据TDI CCD成像时超出对应像素的横向与纵向偏移量的累加计算,仿真卫星姿态稳定度改变时相机的成像;同时,利用单轴气浮转台和面阵CCD进行成像实验,将实验条件的像移速度与仿真条件的像移速度匹配,并对面阵CCD成像进行偏移量的累加,模拟推扫CCD成像,最后利用图像对比度和互相关相似性测度分析仿真成像与实验成像质量。仿真成像与实验成像在对比度和互相关相似性测度上相差为0.03左右,能较好满足地面卫星相机连调试验的图像仿真。

空间相机偏流角的间歇式实时调整

空间相机摄像时对其偏流角进行实时调整,可以减小偏流角姿态变化对成像质量的影响,延长一次性连续摄像时间并使用较多的TDI积分级数进行摄像。本文对偏流角实时调整的需求进行了详细分析并给出了实时调整策略;然后,介绍了偏流角调整系统的构成及实时调整的工作原理;最后,提出了一种间歇式实时调整方案并进行了实验。实验结果表明:摄像过程中偏流角偏差值可以调整在4.2′以内,调整后误差≤72.17″,一次调整时间<1s,偏流角调整过程中图像的调制传递函数(MTF)值为99.67%。提出的间歇式实时调整方法可满足摄像过程中对偏流角实时且长时间调整,且对图像无本质影响的要求。

偏流角对TDICCD相机像质的影响分析

为分析TDICCD相机成像过程中偏流角对相机像质的影响,根据卫星轨道方程写出了偏流角随纬度变化的具体形式。基于此分别研究了其在卫星穿航方向和沿航方向引起的像移量和对相机成像质量的影响,并利用极地圆轨道参数详细计算了偏流角引起的像移对像质的影响程度和在MTFdrift>0.95的情况下调整偏流角的时间间隔。结果表明,偏流角是纬度的函数,由它引起的像移在穿航方向对相机像质的影响较为严重,必须采取补偿措施加以校正。

偏流角对空间相机影响研究

研究了卫星运行中偏流角对TDICCD相机像质的影响。根据卫星运动状态,推导了偏流角的具体变化形式,以及由其在穿航方向和沿航方向引起的相机像移和由此造成的像质退化调制传递函数(MTF)。并针对高度为500 km的圆形卫星轨道,定量计算了偏流角导致的像移对相机像质的影响程度。结果表明:偏流角在赤道附近最大,随着纬度的升高,偏流角呈非线性减小。并且,由它引起的像移在穿航方向对相机像质的影响远大于沿航方向。对于给定的轨道参数,偏流角最大值约为3.7°,当积分级数为32时,由其引起的像移调制传递函数接近于零,严重影响了相机的成像质量。为此,提出了使用二维摆镜和调整焦平面方向两种实时补偿偏流角影响的方法。

高分辨率卫星遥感图像的偏流角及其补偿研究

卫星遥感采用高分辨率 TDICCD相机时 ,由于地球的旋转产生图像运动的偏流角 ,偏流角对这种遥感图像的质量影响较大 ,需要进行补偿 ,并通过遥感视线的校正实现。补偿的首要工作是确定图像运动的偏流角和遥感视线的修正量。基于航天器飞行动力学原理 ,本文求出了各种近地轨道的偏流角、偏流角角速度 ,把遥感视线的校正分成粗校正和精校正 ,并给出了修正量的确定方法。针对椭圆轨道和圆轨道情况的偏流角及修正量的计算 。

空间相机中的偏流角分析

高分辨率星载 TDI-CCD 相机在成像过程中,偏流角会对相机的成像质量产生影响.因此根据卫星轨道方程给出了偏流角和偏流角角速度随纬度变化的具体形式,基于此分别研究了偏流角在卫星穿航方向和沿航方向引起的像移量和它对相机成像质量的影响.结果表明,偏流角是纬度的函数,由它引起的像移在穿航方向对相机像质的影响较为严重,必须加以校正.并针对极地圆轨道详细计算了像移对像质的影响程度和在 MTF_(偏流角)>0.95的情况下偏流角需要调整的最小时间间隔.

影响空间相机偏流角估值误差的参数

为了减小TDI CCD空间相机偏流角估值误差,利用齐次坐标转换法推导了偏流角计算的数学模型,运用蒙特卡罗法获取偏流角计算值的误差样本,并统计出偏流角估值误差。对4个误差参数取不同值时的偏流角估值误差进行了比较,分析其对偏流角估值误差的影响。统计及分析结果表明:姿态角速率测量精度从0.005(°)/s提高至0.001(°)/s后,偏流角估值误差减小61%;姿态角测量精度从0.15°提高至0.03°后,偏流角估值误差减小9%。地心距允许误差和轨道中心角允许误差的变化对偏流角估值误差无直接影响;将姿态角速率测量精度从0.005(°)/s至0.002(°)/s、姿态角测量精度从0.15°至0.06°与只将提姿态角速率测量精度从0.005(°)/s提高至0.001(°)/s相比较,偏流角估值误差的减小值仅相差0.166 912′,同时提高这两个精度是减小偏流角估值误差的最佳策略。分析过程与结果对空间相机设计有一定的参考价值。

基于速度矢量模型的圆轨道空间相机偏流角实时补偿

偏流角是影响线阵CCD相机推扫成像性能的重要因素。为实现在轨有限计算资源环境下偏流角的快速计算,根据圆轨道卫星飞行与地物随地球自转的速度矢量运动关系,建立了适用于圆轨道正视与前后视成像的偏流角模型,给出卫星飞行过程中星下点相对地物的运动速度矢量作角向振动的数学表达式。根据该模型提出基于旋转CCD方式的偏流实时补偿方案,并搭建偏流校正成像模拟平台进行了实验验证。仿真和实验表明,速度矢量模型具有更高的计算效率,计算精度和稳定性与坐标变换模型和轨道要素模型一致,能够将偏流导致的图像MTF下降抑制到5%。该方案适用于TDICCD相机与三线阵CCD立体测绘相机的偏流实时调整机构开发工作。

太阳同步椭圆轨道偏流角分布规律与像质分析

提出一种根据轨道根数与TDICCD成像原理模拟遥感器推扫成像过程,实现偏流角计算,并基于最终仿真图像的PSF分布评价图像质量的方法,以截止频率MTF为评价标准,研究太阳同步椭圆轨道的偏流角分布规律。结果表明:与常规圆轨道相比,近地点幅角为0°的椭圆轨道在近地点一侧偏流角与轨道半长轴成线性关系,与轨道离心率成三次函数关系。使用KH-12卫星采用的椭圆轨道参数进行成像仿真,以穿航MTF下降5%为约束对成像质量进行分析,结果表明:相同推扫级次下,椭圆轨道近地点一侧的偏流角更小,成像质量更高。

敏捷卫星姿态对像移速度与偏流角的影响

针对敏捷卫星需要具备在复杂姿态下推扫成像的能力,建立了卫星在不同姿态下的像移速度和偏流角的数学模型,并进行了仿真分析,讨论了姿态改变对卫星成像带来的影响。仿真分析表明:姿态改变是影响像移速度和偏流角的最大因素,敏捷卫星从一个姿态变化到另一个姿态成像时,需要根据预期的姿态调整相机的积分时间以满足成像质量要求,同时偏流角也需要做相应调整以补偿姿态改变带来的偏流角变化。

三线阵测绘卫星的偏流角改正问题

简要介绍了三线阵测绘卫星的基本工作原理,分析了偏流角产生的原因及其对三线阵相机立体摄影覆盖的影响,提出了采用对卫星进行偏航姿态控制以改正偏流角的策略,给出了对卫星姿态控制系统偏流角改正的控制精度要求,并对偏流角改正的有效性进行了评估。

空间相机中的偏流角控制

像移补偿技术是高分辨力空间相机的关键技术。由于偏流角的存在 ,使得像移速度在像面坐标系存在两个分量 :前向像移速度和横向像移速度 ,偏流角控制本质上是消除横向像移速度 ,因此 ,偏流角控制是空间相机像移补偿的一部分。不同类型的空间相机有不同的像移补偿措施 ,也就有不同的偏流角控制方法 ,本文对像移补偿方法中的偏流角控制及作用进行分析 。

轨道姿态误差对TDI-CCD相机行周期及偏流角的影响分析

与其他文献的几何方法不同,本文从运动学角度出发,选定合适的参考系后,按照一系列不同坐标系的坐标转换,完成星下点运动速度矢量在敏感器坐标系的推导,把姿态、轨道、安装偏差作为相关参数,经过一系列坐标变换,表征在最终的偏流角公式及行转移频率动态公式中;在通常的对地稳定指向模式下,姿态参数和安装偏差很小,仅保留一阶小量.根据矢量表达,解析地给出行转移频率及偏流角与轨道,姿态的关系,从而方便分析误差的影响,并以几个典型的低轨为实例作了说明.

侧摆摄影偏流角和速高比的计算模型

像移会使图像质量退化,分辨率下降,为此必须对像移进行补偿。文章从空间相机像移补偿的角度出发,建立了卫星遥感中偏流角和速高比的概念;通过坐标转换推导出了卫星在星下点、侧摆、俯仰摄影模式下偏流角和速高比的计算公式,从而可考虑对所产生的像移进行补偿。

敏捷卫星偏流角计算模型研究

TDICCD相机成像时为保证图像品质,要求对偏流角进行修正。文章针对敏捷卫星任意姿态角建立了在星下点成像、俯仰姿态机动后成像、滚动姿态机动后成像,以及滚动加俯仰姿态机动后成像几种情况下偏流角计算模型,并对模型进行了仿真计算。结果表明,敏捷卫星姿态目标计算当中,有必要考虑姿态机动带来的偏流角控制目标变化,以保证姿态控制精度。文章对敏捷卫星的偏流角控制设计、计算和测试验证工作有参考价值。

星载TDI-CCD推扫相机的偏流角计算与补偿

在星载时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)线阵推扫成像相机中,为使TDI-CCD线阵移动方向与目标像移方向一致,并实现光生电荷包转移速度与目标像移速度的匹配以确保成像质量,提出一种用卫星偏航控制实现相机偏流角补偿的方法。导出了星下点、方位偏移和俯仰偏移成像时相机偏流角,以及目标像移速度的解析计算公式,并对偏流角补偿进行了讨论。

卫星偏流角的矢量计算方法研究

对一种近地圆轨道遥感卫星偏流角的矢量计算方法进行了研究。基于考虑地球自转时偏流角的定义和相关坐标系,将计算偏流角用的速度矢量分解为数个速度的矢量和,由坐标系转换关系,根据卫星地面物点定位信息确定其相对速度,推导出卫星本体坐标系中偏流角的计算公式。算法的基本运算无需求导,可有效避免求导过程中牵连速度计算,具有模型准确、计算简便、结果精确、物理意义清晰、排查错误容易等优点。在不同三轴姿态角、载荷视物前向角和侧向角条件下进行了数学仿真计算,结果发现计算结果与偏流角定义相符,卫星偏流角随星下点地理纬度和纬度幅角的变化分别为封闭类圆和1/2周期的类正弦曲线,而视物前向角、侧向角,滚动角,俯仰角对偏流角的影响较小。该计算方法已用于高分五号(GF-5)卫星的星上偏流角计算软件。

品字形拼接探测器偏流角补偿研究

对遥感卫星TDI-CCD推扫品字形探测器偏流角的补偿进行了研究。根据偏流角产生机理,用轨道要素法推导出一种简单可靠的偏流角计算和补偿方法,将偏流角补偿后重新计算的欧拉角作为控制目标输入闭环进行控制,规避了三轴欧拉角转序的影响。分析了偏流角控制对品字形拼接探测器成像产生的像元错位、调制传递函数(MTF)、通道间配准和幅宽等的影响。结果发现:对偏流角进行控制后穿轨向像元错位可消除,沿轨纵向像元错位不能消除,穿轨和沿轨向MTF均可消除,偏流角可对幅宽无影响;不对偏流角进行控制会严重影响通道间的配准精度。所提方法计算简单,流程清晰,在工程中有一定的应用价值。

对地观测卫星偏流角调整机构专检设计

为了保证焦平面偏流角调整机构地面实验的可靠性和有效性,本文对焦平面调整机构专检设备进行了研究。本文首先分析了地面专检设备的设计需求,设计了焦平面偏流角调整机构地面专检设备,实现了对焦平面偏流角调整机构的调节的地面实验。测试结果表明该专检设备能够满足地面实验要求。