遥感卫星全视场成像质量仿真方法研究.pdf

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1、第22卷第6期航天器工程V01．22No．62013年12月SPACECRAFTENGINEERING11遥感卫星全视场成像质量仿真方法研究朱兴鸿王瑞(航天东方红卫星有限公司，白照广北京100094)摘要基于卫星工具包(STK)和MATLAB软件，提出了一种对卫星全视场成像进行物理建模分析的交互仿真方法。以一颗运行在650km高度的太阳同步轨道、具有侧摆能力的遥感卫星为例，对相机在运动中的全视场积分时间偏差和全视场偏流角修正残差进行了仿真分析。仿真结果表明，文章提出的方法能够较精确地对相机在轨全视场的成像质量进行分析，从而可用于在轨成像性能预估。

2、该仿真方法还能以卫星工程数据作为输入，用于卫星星上算法验证、在轨误差分析补偿等方面，为保障卫星在轨成像质量发挥作用。关键词遥感卫星；时间延迟积分CCD；成像质量；偏流角；积分时间中图分类号：P236文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．06．003SimulationMethodAnalysisonFull—ViewImagingQualityforRemoteSensingSatelliteZHUXinghongWANGRuiBAIZhaoguang(DFHSateUiteCo．Ltd，Beijing

3、100094，China)Abstract：AninteractivesimulationmethodbasedonSTKandMATLABisproposedtoimple—mentthefull_viewphysicalmodelingandanalysis．Anda650kmsun—synchronousorbitremotesensingsatellitewithr011ingmaneuverabilityistakenasanexampleforthefullviewanalysisintermsofintegrationtimeerr

4、oranddriftanglecorrectionresidualerror．Thesimulationresultsshowthatthismethodcanbeusedtoanalyzethefull—viewimagingqualityinaprecisewayandestimatein—orbitimagingquality．Thissimulationmethodcanusesatelliteengineeringdataasinput，andbeusedinanalyticalmodelverificationandin—orbite

5、rroranalysisandcompensation，andprovidesupportforimageryqualityassurance．Keywords：remotesensingsatellite；TDICCD；imagingquality；driftangle；integrationtime1引言时间延迟积分CCD(TDICCD)是一种具有多重级数延时积分功能的线阵CCD。它能够利用多级敏感单元对运动的同一个目标进行多次积分，使光学系统的信噪比、动态范围等性能得到有效改善¨2I。TDICCD很适合星载高分辨率相机的成像收稿日期：201

6、3一04—25；修回日基金项目：国家重大航天工程作者简介：朱兴鸿(1983一)，男期：201306—13条件，特别是在低照度情况下具有良好的成像性能，因而，近年来被广泛应用于新一代高分辨率遥感卫星成像[3叫j。TDICCD多级积分的工作方式，能够成倍增加拍摄目标的光电信号强度，但也会放大引起成像质量下降的各种因素，如沿着CCD线阵方向的像移以及积分行周期(积分时问)的失配等[5J。因此，卫星成像过程中的较小控制误差，在经过成倍放大后会对系统的成像质量带来一定的影响。在遥感，硕士，从事卫星总体设计工作。Email：little．zhuxh@gmai

7、l．com。航天器工程22卷卫星的总体设计过程中，要分析整个链路对成像质量的影响，为了能够准确地预估图像质量，上述控制误差所引起的像质下降将是一个不可忽略的因素。卫星对成像过程的控制，是通过积分时间控制和偏流角控制两个方面实现的。积分时问控制是通过卫星对成像过程进行实时的物像关系简化计算，然后控制星上CCD的行积分周期实现的。偏流角控制则是通过调整卫星的偏航姿态，使CCD的线阵方向修正到与成像点相对于CCD运动速度完全垂直，从而消除CCD的横向像移。但是，上述两种成像控制过程往往存在相同的问题：①都是在星上采用一定的假设简化后通过几何关系计算；②

8、都是针对某一视轴进行计算，而没有考虑到全视场内的成像条件差异[6_8]。因此，针对这些问题，对相机在轨运动中全视场的成像质量进行研究具有