光学遥感器成像品质的主被动提升技术

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1、航天返回与遥感第34卷第3期16SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2013年6月光学遥感器成像品质的主被动提升技术樊学武赵惠易红伟（中国科学院西安光学精密机械研究所，西安710119）摘要空间相机是基于卫星平台实现远距离遥感成像的重要光学遥感器，其成像品质会受到众多因素的影响。首先，由于平台本身在姿态稳定度和指向控制精度方面存在不足，飞轮转动、制冷剂及推进剂的喷溅、天体引力、振动噪声等均会带来高、低频振动，从而使空间相机在推扫成像中出现非正常的像移、光轴抖动，导致运动模糊和离焦模糊。其次，分辨率要求的提高会导致系统口径的增大或者采用拼接方式获得等效的大口径，然

2、而无论是单一大口径系统或者拼接镜系统，其光机结构的状态对平台工况比较敏感。光机结构状态的变化可以间接的由系统出瞳波像差反应出来，并使波像差偏离理想值，导致无法实现衍射受限成像，引起成像品质的降低。因此，该文针对上述两个方面的内容，围绕提高空间光学相机在轨成像品质所应该采取的技术途径进行了探讨，并给出了建议，对于高分辨率光学遥感器的设计有一定的参考价值。关键词成像品质非正常像移光轴抖动离焦波前畸变空间相机中图分类号:TP72文献标志码:A文章编号:1009-8518(2013)03-0016-10DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2013.03.003Active/p

3、assiveTechniquesforImprovementofImagingQualityofSpaceBorneCameraFANXuewuZHAOHuiYIHongwei（Xi’anInstituteofOpticsandPrecisionMechanics,ChineseAcademyofSciences，Xi’an710119,China）AbstractSpacecameraisanimportantinstrumentusedtorealizeremotesensing.However,theimagingqualityisinfluencedbymanyfactors.Fi

4、rstly,thesatelliteplatformisacomplicatedenvironmentanditcauseslotsofdisturbances.Inthiscase,itisveryhardtoavoidunexpectedimagemotioncausedbyoscillationofop-ticalaxisduringthenormalexposuretimeandthereforetheimagingqualityisdegraded.Secondly,higherresolutionrequiresbiggersystemaperture.Thismakesthe

5、systemsosensitivethataslightdeviationofwave-frontfromtheidealvalueleadstoseveredegradationofimagingquality.Withconsideringthoseproblems,inthispaper,twokindsoftechniqueareproposedtoreduceoreliminatethefactorsthatprobablycauseimagedegradation.Oneisbasedoninitialdesignthatmakesthesystemrobustandtheot

6、herisbasedonpassivetestandcompensation.Theanalysisindicatesthatthetechniquesareeffectiveandcanbeasareferenceforotherspacecameras.Keywordsimagingquality;unexpectedimagemotion;oscillationofopticalaxis;defocus;wavefrontdeformation;spacecamera收稿日期：2012-12-05基金项目：中国科学院西部之光项目（J-11）；国家973计划子课题（2009CB7240

7、06）；国家自然基金（61107008）第3期樊学武等:光学遥感器成像品质的主被动提升技术171引言高分辨率对地观测技术是目前实现大范围、高精度和多层次地表空间信息获取的主要途径，也是一个国家掌握资源分布情况、实施环境监测与军事侦察等一系列重大活动的现代战略高技术手段，对国家经济建设和国防安全具有重要作用，已成为世界各国大力发展和激烈竞争的技术领域。空间光学遥感器是实现高分辨率对地观测的重要工具。半个多世纪以来，世界各国