低轨视频卫星成像特性分析

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1、V01．24No．5航天器工程第24卷第5期52SPACECRAFTENGINEERlNG2015年10月低轨视频卫星成像特性分析满益云李海超(钱学森空间技术实验室，北京100094)摘要视频卫星主要的特点是以“太空录像”的方式获取连续多帧序列图像，可以实现对某一特定区域的凝视成像，因此特别适用于动态变化监测与运动目标矢量指示。文章以美国“天空卫星”(SkySat)为例，分析了图像模式与视频模式下的主要技术指标，给出了低轨视频卫星光学遥感器的主要技术指标和方案设想。在90S的视频成像时间内，分析了卫星俯仰角机动、姿态稳定度及指向精度等姿态控制特性，给出了

2、视频成像的空间分辨率变化和多帧图像构成立体像对的基高比。最后提出了须要重点解决的关键技术，如大面阵CMOS器件、姿态俯仰敏捷机动能力等。关键词视频卫星；“天空卫星”；遥感器；成像特性中图分类号：V474文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．05．008ImagingCharacteristicsAnalysisforLEOVideoSatelliteMANYiyunLIHaichao(QianXuesenLaboratoryofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstra

3、ct：Thevideosatellitecanacquiresuccessiveframeimagesbyvideoimagingmodeinspace，whichcanrealizethestaringimagingforspecialregion．Therefore，itisespeciallysuitablefordy～namicchangemonitoringandmovingtargetvectorindicating．ThispapertakestheSkySatasanexampleofvideosatellite．Themajortech

4、nicalparametersforimagemodeandvideomodearepresented．Andsometechnologyguidelineanddesignschemeoftheopticalremotesensorarean～alyzed．Therequirementoftheattitudecontrolisanalyzedandcomputed，suchaspitchmaneu—ver，attitudestability，andpointingprecisioninthe90svideoimagingtime．Thespatial

5、resolu～tionandtheratioofbaselinetoheight(B／H)ofstereoimagesforvideomodeareanalyzed．ThecriticaltechniquesarepresentedsuchaslargeformatCMOSdetectorarraysandpitchagilema—neuverabilityetc．Keywords：videosatellite；SkySat；remotesensor；imagingcharacteristic1引言自1999年9月24日美国成功发射世界上第1颗优于1m空

6、间分辨率的艾科诺斯一2(Ikonos一2)卫星以来Ⅲ，推扫式高空间分辨率敏捷成像卫星得到了蓬勃发展。近几年兴起的视频卫星是一种新型对地观测卫星，主要的特点是可以进行区域凝视成像，获取该区域连续的视频图像数据，特别适合于区域的动态变化监测，如态势变化、动态目标侦察监视、打击效果评估等。同时，还可以满足反恐、防灾救灾等多方面民用需求。收稿日期：2014—11—18；修回日期：2015—06—09作者简介：满益云，男，副研究员，从事光学遥感卫星系统仿真分析与优化设计、在轨成像质量监测与定标研究工作。Emailman_yy@163．corn。第5期满益云等：低轨

7、视频卫星成像特性分析2007年，印尼投资、德国研制的“印度尼西亚国家航空航天研究所一柏林技术大学卫星”(LAPAN—TUBSAT)成功发射。2009年，南非发射的“探路者卫星”(SumbandilaSat)，最高能够获取6m空间分辨率的彩色图像和视频，帧频达到30帧／秒，验证了低轨卫星视频成像技术的可行性。美国天空盒子成像(SkyboxImaging)商业遥感卫星创业公司，分别于2013年11月21日和2014年7月8日成功发射了天空卫星一1(SkySat一1)和天空卫星-2(SkySat一2)，空间分辨率达到约1．0m，具备90S时长、30帧／秒的全色

8、视频成像能力，标志着低轨视频卫星迈进亚米级时代，是高空间分辨率视频卫星的杰出代表