敏捷衛(wèi)星像移補償殘差計算及對成像影響分析

《敏捷衛(wèi)星像移補償殘差計算及對成像影響分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。

1、V01．22No．412航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第22卷第4期2013年8月敏捷衛(wèi)星像移補償殘差計算及對成像影響分析謝少波秦冉冉(上海衛(wèi)星工程研究所，上海200240)摘要通過分析敏捷衛(wèi)星相機像移模糊機理，計算了對偏流角和行頻像移補償后的殘差，并對其引起調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的下降進行了仿真計算。結(jié)果表明，敏捷光學成像衛(wèi)星相機設(shè)計中行頻控制殘差對成像質(zhì)量的影響不容忽視，宜選用像元數(shù)少的時間延遲積分電荷耦合器件(TDIC—CD)予以解決。文章的研究結(jié)果對敏捷衛(wèi)星的總體指標設(shè)計具

2、有參考價值。關(guān)鍵詞敏捷衛(wèi)星；像移；殘差；調(diào)制傳遞函數(shù)中圖分類號：V443．5文獻標志碼：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．04．003AnalysisonResidueofImageShiftCompensationandItsEffectsonImagineforAgileSatelliteXIEShaoboQINRanran(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai200240，China)Abstract：

3、Themismatchofthebias—angleandthelinerateisanalyzedforanagilesatellite，thispaperalsocalculatestheMTFdegradationcausedbythecompensationresidueoftheimageshift．TheresultsshowthattheMTFdegradationcausedbyresidueoflinerateshouldnotbeigoredandwecanselectlesspix

4、elsTDICCDtosolvethisproblem．Theanalyticmethodandresultinthispaperprovideananalyticbasisforsettingreasonablespecificationsofagileimagingsatellite．Keywords：agilesatellite；imageshift；compensationresidue；modulationtransferfunction(MTF)1引言敏捷光學成像衛(wèi)星是空間成像衛(wèi)星中的一個重

5、要發(fā)展方向，敏捷光學成像衛(wèi)星的特點能夠在平飛的基礎(chǔ)上，快速實現(xiàn)俯仰機動、滾動機動以及俯仰加滾動同時機動等各種情況，衛(wèi)星相機視軸可以靈活調(diào)整對地指向，因此可以適應(yīng)多種工作模式[1]，與以往一維機動衛(wèi)星不同的是其像移矢量計算模型更加復(fù)雜，敏捷光學成像衛(wèi)星利用推掃成像，普遍采用了時間延遲積分電荷耦合器件(TDICCD)傳感器心]，以獲得較高的圖像信噪比，而TDICCD相機需對像移進行精細對準匹配才能實現(xiàn)清晰成像。在工程上，主要采取的是通過衛(wèi)星實現(xiàn)偏流角控制和相機實現(xiàn)行頻控制，參考文獻[-33給出了僅在衛(wèi)星平飛

6、星下點成像時的偏流角計算模型，參考文獻E4]給出了忽略地球曲率的衛(wèi)星偏流角計算模型，參考文獻E53給出了敏捷衛(wèi)星僅在光軸上的偏流角計算模型，而不支持像面其它點的像移計算，以上均不能滿足像移補償殘差工程計算需求。未來敏捷衛(wèi)星的發(fā)展是基于同軸相機和離軸相機等多種體制的[6]，對于像面上軸外像點的像移補償及殘差均需分析和控制，除了偏流角之外行頻也不容忽視。收稿日期：2013—05—09；修回日期：201306—07作者簡介：謝少波(1977一)，男，高級工程師，從事光學衛(wèi)星總體設(shè)計工作。Email：xsb78

7、1018@sina．corn。第4期謝少波等：敏捷衛(wèi)星像移補償殘差計算及對成像影響分析13本文介紹了像移補償殘差機理及對調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的影響，可以對相機光學視場內(nèi)任意方向上，在衛(wèi)星俯仰加滾動同時機動復(fù)雜姿態(tài)情況下的偏流角和行頻進行計算和殘差分析；結(jié)合具體設(shè)計案例進行了仿真分析，得到了其對MTF的影響情況。本文的研究結(jié)果，可以對敏捷衛(wèi)星相機設(shè)計及敏捷衛(wèi)星總體設(shè)計提供參考。2像移補償殘差機理及對MTF的影響衛(wèi)星像移補償殘差主要有偏流角控制殘差和行頻控制殘差，如圖1所示。在工程應(yīng)用中，衛(wèi)星進行偏流角補

8、償時，一般以視軸上的偏流角作為主控偏流角，像面上的其它像點理論偏流角與實際主控偏流角之間均有一定誤差，這個誤差就是偏流角控制殘差。另外，工程上衛(wèi)星進行行頻控制時，一般以每片TDICCD為單位進行控制，每片TDICCD工作行頻是以其中心像點作為主控行頻進行控制，而每片TDICCD行像元數(shù)多達幾千或者上萬個，每片TDICCD其它像元理論行頻與實際主控行頻之間存在一定誤差，這個誤差就是行頻控制殘差。對于離軸相機，其視軸與光軸并不重合，這種情況會使