浅谈空间光学遥感器稳像技术

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1、52航天返回与遥感SPACECRA丌RECOVERY&REMOTESENSING第3l卷第6期2010乍12月浅谈空间光学遥感器稳像技术李浩洋刘兆军徐彭梅(北京空间机电研究所，北京100076)摘要文章首先分析了影响像稳定的因素，然后对几种常见的稳像技术的工作原理及其优缺点进行了介绍，在论述当前稳像技术发展现状及未来发展趋势的基础上，讨论开展综合稳像技术研究的，必要性。关键词图像稳定扰动补偿航天遥感综述中图分类号：Vd．43+．5文献标识码：A文章编号：1009—8518(2010}06—0052—06AnOverviewonImageStabilizationMethodofSpace—

2、—bornRemoteSensingSystemsLiHaoyangLiuZhaojunXuPengmei(seijillgInstituteofSpaceMechanics＆Electricity，B面il】g100076，CAina)AbstractFactorscausinginlagelabilizⅡtionwerestudied．Then涨methodsofimagestabilizationwe陀re—viewed，includingtheiroperatingprinciples。advantagesanddisadvantages．Onthebaseofthediscuss

3、ionofimagestabi—lizationdevelopingstatusandtrend，conclusionsweredrawnthattheresearch0fcombinedi瑚gestabilizationshouldbeconducted．KeywordsImagestabilizationDisturbancecompensationSpaceremotesensingReview1引言由于空间光学遥感器在轨运行时会受到多重影响，引起光轴不稳定，从而影响成像品质。对于高轨的高分辨率对地观测系统来说，受光轴不稳定的影响更明显，会造成像质出现较严重的退化。使图像的对比度和分

4、辨率降低。研究表明，若相机在积分时间内的抖动量超过0．1个像元，便不能得到清晰的图像‘1

5、。因此，为了实现空间光学遥感器的高分辨率需求，需研究先进的稳像技术，提高系统的性能。2像稳定影响因素分析影响像稳定的因素可分为以下几种：(1)卫星平台及相机振动影响影响成像的振动源主要有姿态调整动量轮、调姿推力器、太阳翼、相机扫描机构等。[21振动可以分为低频和高频2种：低频振动对像质的影响主要是引起图像变形，使图像品质下降；对于高频正弦和随机振动，将导致相机像方的像元弥散斑直径发生变化，从而出现不期望的“像移”，其对像质的影收稿日期：2010—06—24基金项目：中国空间技术研究院自主研发课题第6期

6、李浩洋等：浅谈空闽光学遥感器稳像技术53响主要是图像调制传递函数(MTF)和信噪比(S／Ⅳ)下降，图像上反映的是像点灰度值下降，图像模糊。不同频率的振动会对像质产生不同的影响，同时振幅大小也对像质产生影响。(2)卫星姿态影响由于姿态和轨道控制系统中陀螺仪存在零漂等因素，卫星在轨运行的姿态会出现漂移。同时，现阶段姿态轨道控制系统还无法全部抑制平台出现的姿态扰动，从而不能充分满足空间光学遥感器对姿态稳定越来越高的要求。这些因素都会影响光轴的稳定，引起光学传函传递函数(呷)下降，图像品质降低。(3)其他微小陨石碰撞，太阳辐射压力，地球和太阳、月亮等空间物体引力噪声及星上相机因温度变化产生的刚体微

7、弱形变也会引起光轴抖动，造成成像不稳定的情况。此外，在对地观测时，大气散射引起的小范围高频抖动光线也会影响成像品质。【3J3稳像技术空间遥感器稳像技术有姿态控制、减振隔离、光学稳像、微机械稳像、电子稳像、综合稳像等。(1)姿态控制技术使用最早且最普遍的方法是改善卫星的姿态轨道控制系统，提高控制精度来更好地稳定成像时遥感器的姿态和轨道，但这种方法无法达到当今稳像对姿态的高精度要求，而且研制成本巨大HJ。(2)减振隔离技术减振隔离技术分为被动和主动两种方式，可以抑制振动，减小振动对像质的影响。被动形式易于实现，但其在减振的同时容易引起共振，而且不能单独胜任稳像任务；主动形式优点较多，但要增加额

8、外装置bJ。(3)光学稳像技术光学稳像技术是在光路中设置一些光学元件作为对不稳定图像的补偿。典型的光学稳像方法是利用光楔来控制瞄准线的方向，通过移动或者转动光楔，改变出射光线的角度和方向，来进行像移的补偿，从而达到稳像的目的。光学稳像技术的主要缺陷是仅适用于振动较小的环境条件，且补偿器的结构和制造工艺太复杂[5]。同时，如果仅依靠棱镜、反射镜或者光楔等光学元件进行被动补偿，稳定能力受到较大限制。(4)微机械稳像技术微机械