星载光学遥感相机标准体系建设研究

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1、星载光学遥感相机标准体系建设研究※张乐1聂云松2曹启鹏3(1北京空间科技信息研究所，北京，100086；2北京空间机电研究所，北京，100076；3航天东方红卫星有限公司，北京，100094)文摘：从航天工程总体的角度对星载光学遥感相机在指标体系、产品设计、产品测试及试验等方面的标准需求进行分析，在此基础上规划星载光学遥感相机标准体系的框架，提出标准项目清单。关键词：光学遥感相机；遥感卫星；标准体系。※本文源于国家军用标准《星载可见光测绘相机规范》(计划项目代号为16TJ008)。随着技术的发展．相机经历了从胶片型到传输型的发展

2、历程．目前胶片型相机已基本退出了应用领域．被传输型相机所全面替代。我国自1999年成功发射第一颗传输型遥感卫星“资源一号”以来．已陆续发射了几十颗各种类型的传输型遥感卫星。国家也启动了高分辨对地观测系统、空间基础设施等重大专项工程来大力发展遥感卫星．目前我国的遥感卫星已实现优于1m的高分辨率⋯。随着遥感卫星的蓬勃发展。更高的分辨率、更大的幅宽、更多的成像通道将是星载光学遥感相机未来的发展方向。星载光学遥感相机(简称相机)是安装在卫星平台上对地球进行观测的精密光学仪器．是光学遥感卫星的有效载荷．是决定任务成败的关键分系统。经过近3

3、0年的发展．我国星载光学遥感相机的研制取得了巨大进步．但相比于型号研制工作．星载光学遥感相机的标准化工作相对滞后．制定的相关国家级标准和行业级标准较少，且大部分还是针对传统的胶片相机。同时．国家层面的标准体系中对该领域标准涉及较少．缺少《航天标准'tg}2017年第3期对相关标准制修订系统的顶层规划。目前我国关于相机的只有1项行业级标准和6项国家级标准，其中大部分还是针对胶片型相机．相关标准体系中也缺乏对相机标准的系统规划。标准的缺乏使得用户和研制单位在谈判时没有统一的交流平台，如：采购时协商哪些指标项目、验收时采用哪种测试方法

4、等。可以说．相比于技术发展，相机的标准化工作相对滞后。另外．在近些年的商业遥感卫星国际合作项目中．外方经常拿标准来约束我方的研制过程．要求我方提供各个研制环节执行的标准。这对星载光学遥感相机的标准化工作提出了新的要求。为更好地发挥标准指导产品采购、研制、验收的引领和规范作用．促进星载光学遥感相机行业的发展．有必要开展相机标准体系建设的研究．规划相机标准的发展蓝图．1标准需求分析星载光学相机是一种复杂的系统级产品．一般由光学系统、焦面组件、电子学系统、结构与一15—星建左兰攫壁塑蕴蕴筵瑾丞壁丝鲤筮：丝越主塑』霞应屋机构、热控系统等

5、功能模块组成【2】。它还是一种定制产品．几乎每台相机都需要根据任务需求进行专门设计．不同相机由于设计方案不同．每个功能模块在具体的物理组成上存在着一定的差异。星载光学相机的种类较多．按成像谱段可分为紫外相机(卫星遥感领域应用较少)、可见光相机、红外相机等。对于不同成像谱段的相机，由于成像原理不同，它们在设计、生产、测试、试验和应用等方面存在较大的差异。“可见光相机”主要获取地物反射的太阳电磁波辐射的可见光谱段信息，一般用CCD、TDICCD、CMOS作为探测器，广泛用于侦察、测绘、资源探测、环境监视等领域：“红外相机”主要获取地

6、物反射的太阳红外辐射及地物自身辐射的温度、热量信息，一般用HgCdTe作为探测器，广泛用于侦察、预警、气象、海洋等领域。按成像波段数目还可分为全色相机、多光谱扫描仪、高光谱成像仪等。“全色相机”只对一个波段成像：“多光谱扫描仪”可以对多个离散波段(一般在10的量级范围)成像．每个波段的宽度在100nto的量级范围：“高光谱成像仪”可对多个连续波段(一般在100的量级范围)成像．每个波段的宽度在10nm的量级范围。全色图像具有较高的空间分辨率．但它只是对单一波段影像的摄取．得到的是灰度图片．无法显示地物色彩。多光谱图像和高光谱图像

7、的空间分辨率较低．但光谱信息更丰富．通过对不同波段赋予不同的RGB值可以得到彩色图像。目前的遥感卫星普遍同时装载了全色相机和多光谱扫描仪．以求通过后期对同一景全色图像和多光谱图像的融合处理得到高分辨率的彩色图像，从而对地物特征进行更精细的描述【3】。因此．应针对上述各类产品特点分析对有关标准的需求．并合理规划标准体系、制定标准编制计划。1．1指标体系星载光学遥感相机是一种定制产品．由于任务需求不同．每台相机的技术指标都存在较大的差异。另外．随着研制技术的快速发展．即使是针对同一遥感任务的相机．其技术指标也在不断更新．没有必要制定

8、产品规范类标准⋯。对于同一谱段的相机来说．虽然不同相机在技术指标上存在较大差异．但反映相机功能性能的指标项目一16一是类似的．工程上将这些反映产品各方面特性及其相互关系的指标项目所构成的有机整体称为指标体系。指标体系是用户和研制方沟通的基础，它对用户抽象的需求进