敏捷卫星姿态对像移速度与偏流角的影响

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1、v01．24No．3航天器工程第24卷第3期34SPACECRAFTENGINEERING2015年6月敏捷卫星姿态对像移速度与偏流角的影响黄敏葛玉君杨芳黄群东(航天东方红卫星有限公司，北京100094)摘要针对敏捷卫星需要具备在复杂姿态下推扫成像的能力，建立了卫星在不同姿态下的像移速度和偏流角的数学模型，并进行了仿真分析，讨论了姿态改变对卫星成像带来的影响。仿真分析表明：姿态改变是影响像移速度和偏流角的最大因素，敏捷卫星从一个姿态变化到另一个姿态成像时，需要根据预期的姿态调整相机的积分时间以满足成像质量要求，同

2、时偏流角也需要做相应调整以补偿姿态改变带来的偏流角变化。关键词像移速度；偏流角；积分时间；敏捷卫星；姿态控制中图分类号：V443．5文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．03．006AnalysisonImageMotionVelocityandDriftAngleforAgileSatelliteHUANGMinGEYujunYANGFangHUANGQundong(DFHSatelliteCo．Ltd．，Beijing100094，China)Abstract：Th

3、eagilesatelliteneedstohavethecapabilitytorealizepush—broomimagingincomplexsatelliteattitudecondition．Inthispaper，amathematicmodeltocalculatetheimagemotionve—locityandthedriftangleofagilesatelliteisbuilt，andtheimagemotionvelocityandthedriftan—gleindifferentatt

4、itudesaresimulatedinordertoanalyzetheirinfluenceonimageacquisition．Thesimulationandanalysisshowthatthevarioussatelliteattitudesaffecttheimagemotionve—locityandthedriftanglemost．Whentheagilesatellitechangesitsattitudefromonetoanother，accordingtotheexpectedatti

5、tude，itscamerashouldadjustitsintegrationtimetoattainhighim—agingquality，andatthesametime，theyawangleshouldbecontrolledtocompensatethechangeofdriftanglecausedbytheattitudechange．Keywords：imagemotionvelocity；driftangle；integrationtime；agilesatellite；attitudecon

6、trol引言许多先进的小卫星已经具备了快速姿态机动与稳定的敏捷能力，可以实现快速滚动成像、同轨多条带成像、同轨立体成像等，从而提高卫星对地观测的时间分辨率、扩大其观测区域并使其兼具侦察与测绘的能力[1。2]。敏捷卫星快速姿态机动以改变成像姿态，将使得像面的空间方位发生变化，像移速度与偏流角也将随着改变。根据TDICCD成像原理，推扫方向应当与目标点的像移方向一致，像移速度大小必须与CCD相机的电荷行转移速度相匹配口。4]，否则成像的调制传递函数(MTF)将下降，图像变得模糊[5]。高分辨率对地观测卫星对像移的要求

7、则更高，需要对敏捷卫星不同姿态下的像移速度与偏流角进行分析。目前，卫星姿态对像移速度与偏流角的影响分析主要有两种方法：一种是在物面上的计算，采用复收稿日期：2014—10—09；修回日期：2015-04—28作者简介：黄敏，男，硕士，研究方向为航天器总体设计。Email：minmin677@163．corn。第3期黄敏等：敏捷卫星姿态对像移速度与偏流角的影响杂的球面三角几何和速度合成进行计算¨。9]，不同卫星姿态下需要建立多个模型进行计算，并且计算的是目标点所在物面的像移速度和偏流角，难以满足真实像面像移的分析需

8、要；另一种是在像面上的计算，即在相机坐标系下计算目标点相对于像面的像移速度和偏流角，给出像面上的像移速度和偏流角，更加符合TDICCD的成像原理。第二种方法中，文献[10]提出了星下点成像的像移速度矢量计算模型，是像移速度和偏流角分析的基本方法；文献[11]给出了俯仰成像和滚动成像像移速度与偏流角计算方法，但是没有对姿态改变造成的影响进行分析，也没有讨论滚动角和俯仰角同时