地球自转对光机扫描仪摆扫成像的影响分析

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1、航天返回与遥感SPACECRAFTRECOⅥmY&REMoIESENS矾G第3l卷第3期2010年6月地球自转对光机扫描仪摆扫成像的影响分析石志城李岩(北京空间机电研究所，北京10(D76)摘要地球自转会影响地物相对光机扫描仪的运动。不同纬度的地速不同，地速的变化会造成扫描条带畸变、相邻条带错动和重叠率的变化。文章研究了地球自转的变化规律，从扫描条带畸变、相邻条带错动和重叠率变化3方面因素研究了地速对光机扫描仪成像的影响。最后，针对这些影响提出了校正建议。关键词地球自转光机扫描仪扫描条带航天遥感中图分类号：V423．4文献标识码：A文章编号：1009—8518(2010

2、)03—0064—06InfluenceofEarthRotationonWhiskbroomImagingofOptical-MechanicalScannerSlftZhichengLiYah(BeijingInstituteofspa∞Mechanics＆Electricity，酗iIIg100076，alim)AbstractEarthrotationinfluencedmovementofgroundobjectrelativetooptical-mechanicalscanner，andthegroundspeedofdifferentlatitudewas

3、not朝me．ThesecallsedthescaIⅡ1iI】gbandingdistortion，theneighboringbandingdislocationandtheoverlappingratech雌．Thechangeruleofearthrotationwasstudied，andtheinfluenceofgroundspeedonoptical—mechanicalscannerimagingwasaIlalyzedfromthefactorsofscanningbandingdistortion，theneighbor-ingbandingdisl

4、ocationandtheoverlappingratechange．Correctionpl珥．0salaimedattheseinfluenceswasfinallyputfor—ward．KeywordsEarthrotationOptical—MechanicalscannerScanstripSpaceremoteseI坞咄地球自转对光机扫描仪成像的影响较大，因为地球自转会影响地物相对光机扫描仪的运动[1J。地球自转速度可以分解为扫描和飞行2个方向的分量，通过分析地球自转沿这2个方向上的速度分量对光机扫描仪扫描条带的影响，可以更详尽地研究地球自转对扫描成像的影

5、响。在分析过程中，还要考虑地球自转速度以及星下点飞行方位角随纬度的变化。地球自转地速分速度研究(1)不同地理纬度的地速计算众所周知，地球自转的角速度可以视为一个定量，由于地球不同纬度处距地轴的垂直距离不同，且随着纬度的逐渐增大，这一距离不断缩短。根据地球自转地速和星下点所处纬度的几何关系，可以得到不同纬度处地速的计算公式，如式(1)：k=R·cos乒·耽，(1)收稿日期：2010—03—12基金项目：中国空间技术研究院自主研发课题第3期石志城等：地球自转对光机扫描仪摆扫成像的影响分析65式中比。表示不同地理纬度的地速；R表示地球的半径；≯为卫星的星下点对应的地理纬度；W

6、e为地球自转角速度。图1表示不同地理纬度对应的地速。从图1可以看出纬度越高，地球自转的地速越小，赤道处地速最大，两极地速最小。，’∞●茸V、、删舞地理纬度／(。)图1不同地理纬度对应的地速(2)飞行方位角的计算卫星飞行方向与地球自转方向的夹角称为卫星的飞行方位角。在将地球自转速度分解的过程中，地球自转速度的大小和星下点所处纬度有关；地球自转分速度的方向与飞行方位角有关。而飞行方位角的大小取决于星下点纬度、卫星轨道倾角和升轨降轨的情况。图2为卫星的飞行方位角示意图。图中艿表示飞行方位角。对于太阳同步轨道的遥感卫星而言，可将太阳同步轨道近似看作圆形，并且地心距为r。卫星轨道

7、要素分别为：半长轴a=r，偏心率e=0，轨道倾角为i，近地点幅角为∞，真近点角A和近地点时刻r。在t时刻，卫星的运动状态可以用r和飞行方位角艿表示。根据卫星轨道要素可以用迭代计算Kepler方程[2]求得t时刻卫星的运动状态参数：E—esinE：(／,a-3){(t—r)，图2卫星的飞行方位角示意图式中／l为地球引力常数。由于太阳同步轨道可近似看作圆形，据此，可以求出偏近点角E：E=(∥o)专(t—r)。真近点角．=【可表示为：A：2amtan[(1+e){(1一e){tan要]：(／。r-3){(￡一r)，将其代人式(2)，可得t时刻的