星载TDICCD相机像移对成像质量的影响分析

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1、第20卷第3期航天器工程v01．20No．32011年5月SPACECRAFTENGINEERING51星载TDICCD相机像移对成像质量的影响分析李晓云1杜伟2(1北京空间飞行器总体设计部，北京100094)(2北京控制工程研究所，北京100080)摘要通过分析给出了偏流角变化、速高比变化和姿态精度导致的像移量及其与调制传递函数的对应关系，结合卫星轨道和相机参数，在不同积分级数下引起的像移对相机成像质量的影响进行了仿真。结果表明，随着积分级数的增加，像移对相机成像质量的影响越来越大，尤其表现为偏流角及速高比的变化。为此，在轨运行期间须对其采取补偿措施，为保证高质量的图像，卫星平台必须具有高

2、精度、高稳定度的姿态控制系统。关键词卫星；TDICcD相机；像移；成像质量；仿真中图分类号：V448．21文献标志码：A文章编号：1673—8748(2011)03一0051一05AnalysisofImageMotionEffectonSatelliteTDICCDCameraImageQualityI。IXiaoyunlDUWei2(1BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)(2BeijingInstituteofControlEngineering，Beijingl00080，China)Abs

3、t髓ct：Themodulationtransformfunctionsofacameraareestablishedvs．theabnormalimagemotionduetothechangesofdriftan91eandvelocityLheightratio，andtheattitudeaccuracy．Theeffectsoftheimagemotioncausedbythemontheimagequalityfordifferentintegralnumbersarecalculatedandsimulatedforagivenorbitandcamera．Theresults

4、showthattheeffectsoftheim—agemotionontheimagequalitybecomegreaterwiththeincreaseoftheintegralnumber，espe—ciallythechangesofdriftangelandvelocity—heightratio，sothecompensationofthemiIl-orbitshouldbeadoptedandthehighattitudeaccuracyofattitudecontrolisneededforhighimagequality．Keywords：satellite；TDICC

5、Dcamera；imagemotion；imagequality；simulation1引言CCD相机在20世纪70年代中期开始用于航空领域，随后广泛应用于各类航天器的光学成像系统¨引。随着遥感技术的发展，对卫星光学成像的分辨率要求越来越高。为r满足需求，一方面，可以增大相机光学系统的焦距，但这样会导致相机体积和质肇增加，而不利于星载使用；另一方面，可以采用小相对孔径的光学系统，但相对孔径的减小又会造成CCD曝光不足，此时相机的光通量往往成为限制成像质量和分辨率的瓶颈[3。5】。为了获得更多的入射能量，以及实现高分辨率相机的轻小型化，卫星多采用推扫成像的线阵TDICCD相机。TDlCCD相收

6、稿日期：2011一03一04；修回日期：2011一04一06作者简介：李晓云(1983一)，女，硕士，工程师，从事航天器姿态与轨道控制总体设计工作。航天器工程20卷机正常工作的基本前提，是光生电荷包的转移与焦面七图像的运动保持同步，任何误匹配都将导致图像模糊睁7。。然而，卫星平台飞行姿态的指向精度，以及稳定度变化、偏流角变化、轨道速高比变化、高频振动(或抖动)等因素，都会导致相机在积分成像过程中产生像移，使图像质量下降甚至恶化【8j。因此，结合卫星的运行轨道和相机参数，研究并分析TDIcCD相机的像移量，对提高相机的图像质量是十分必要的。2TDICCD相机像移影响因素2．1偏流角对像移的影响

7、在卫星遥感成像时，由于地球自转而引起观测区域的偏转，对图像运动产生偏流角。偏流角会导致相机在积分成像过程中产生像移，破坏其与光生电荷包运动的同步性，影响相机的成像质量。设卫星运行于倾角为i的轨道，∞。为地球自转角速度，R。为地球半径，^为轨道高度，艿。为目标点的纬度，囝。为星下点相对于地心q运动的角速度。根据文献[9]，星载TDICCD相机对目标点0成像如图l所示。由于受地球自转的影响，目标点合成速度的方向将