一种光学遥感成像系统优化设计新方法研究

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1、航天返回与遥感第32卷第2期34SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2011年4月一种光学遥感成像系统优化设计新方法研究刘兆军周峰阮宁娟鲍云飞(北京空问机电研究所，北京100076)摘要针对空间光学高分辨率遥感器，既要实现轻小型化，又要获得高品质遥感图像的要求，文章提出一种空间光学遥感成像系统优化设计新方法；综合考虑成像链路各环节因素．采用全面的指标设计和合理的优化设计流程来改进空间光学遥感成像系统的总体指标和成像品质．并显著降低遥感器的研制难度。通过比较全链路优化设计方法和传统设计方法的仿真结果及其评价指标，验证

2、了全链路优化设计方法可行性和优势。关键词光学成像系统全链路优化设计成像品质航天遥感中图分类号：V423文献标识码：A文章编号：1009—8518(2011)02—0034—08StudyonTrade-offsDesignMethodforSpaceOpticalRemoteSensingImagingSystemLiuZhaojunZhouFengRuanNingjuanBaoYunfei(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractSpa

3、ceopticalremotesensorofhighspatialresolutionneedtomeettherequirementofbothlightandsmalldesignandhighimagingquality．Inthispaper，atrade-offmethodforspaceopticalremotesensingimagingsystemispresented，whichsyntheticallyconsidersallfactorsinimagechain．Thismethodisusedtoenhanceima

4、gequalitybycomprehensiveindexdesignandrationaldesignmethod．Additionally，thismethodcouldreducethedifficultyofmanufacture．Thecontrastbetweenthetrade-offsmethodandtraditionalmethodvalidatesthefeasibilityandpredominanceofthetrade-offsmethod．KeywordsOpticalimagingsystemEnd-to-en

5、dTrade-offsdesignImagingqualitySpaceremotesensing1引言在传统的光学遥感器的研究和设计过程中，用户、卫星总体和遥感器研制方孤立断节，没有从全链路优化的角度来系统设计。导致遥感器的总体性能和图像品质都不高。由于没有充分考虑地面图像处理的作用。整个成像系统的性能主要由光学遥感器来保证，从而认为遥感器的调制传递函数(MTF)越高越好。对于采样式成像系统，图像品质是由遥感器、卫星平台、压缩和数据传输、地面处理等多个环节综合来保证的，片面追求高MTF将成为高分辨率遥感器的轻小型化的瓶颈，制约了我国高分辨率

6、对地遥感光学卫星成像系统的发展，因此必须创新性地提出新的设计理念，通过光学遥感全链路优化设计方法，保证以最小的成本实现最优的成像品质【Ⅻ。本文针对光学遥感器的传统设计方法遇到的困难和问题，提出光学遥感全链路成像系统优化设计方收稿日期：2011—02一10基金项目：国家科技部863项目(2008A1212022和2008AAl21201)第2期刘兆军等：一种光学遥感成像系统优化设计新方法研究35法，并从成像环节、指标设计和方法设计3个方面分析该优化设计方法的创新性和优越性。2传统设计方法传统的设计方法是将用户需求的技术指标通过分析转换成图像品质

7、技术指标．继而转换成成像品质技术指标，在工程设计指标的基础上分配到大气、遥感器和卫星平台等分系统中。。根据以往的经验，传统的遥感器系统设计首先从用户需求地面采样距离(GSD)开始，确定轨道高度，选择已有性能好的器件，计算焦距大小，按照国军标的MTF和信噪比(S／N)指标值，确定满足要求的光学系统口径，再根据幅宽大小，得到光学系统视场角范围，进行光学系统和遥感器的设计。网l传统遥感器设计方法传统设计方法首先在环节考虑上是单一和孤立的，遥感器设计时只考虑遥感器本身对成像品质的影响而忽略了平台、大气等其它因素的影响：其次在指标分析时。以MTF和刚Ⅳ

8、作为指标依据设计遥感器；最后遥感器优化流程是星地分离的，在满足指标要求时按照设计值开展遥感器的设计和工程研制。由于在环节、指标和流程等3个方面的不足和弊端直接造成光