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1、未来星载成像系统的数据处理,摘要根据地球和行星飞行器上的各种成像实验可以看出对于提高向地面。发回的成像信息率的要求是很强烈的未来的成像系统的设计要求有更高的空间、。分辫力更宽的频谱范围和更多的须谱通道(或较高的须谱分辫力)数据率意,,味着上述这些性能的改进程度它的增长速度预计要比通信能力的增长速度更。。快解决这个矛盾的方法是使用经过改进的星上数据处理技术在飞行器上采用,能消除,数据校准固态阵成像检测器所固有的噪声特性便于其后的数据压缩和。,频谱分类单单采用数据压缩就可以使传输一幅满意的图像所需的码位数减少。,七倍如果
2、再加上信息源编码就可以使传输一幅图像所需的码位数减少到原来未。,经数据压缩和未经编码的百分之一左右在飞行器上多须谱成像器中采用分频,,。处理法对于特殊的成像任务的信息传输可以提高若干数量级在红外线多须谱成,,像器的设计中就包括了这些处理功能中若干功能这种红外线多频谱成像。器可以用来绘制与有经济价值的矿藏有关的地质特性在地域的分布图已万性兰户廿11二万,。过去十年来要求从空间飞行器成像系统发回的信息速率在显著地增加陆地卫星的,。多频谱数据的广泛使用对空间分辨力和频谱覆盖提出了更高的要求其它形式的地球遥。,,感成像系统正
3、处于设计阶段虽然预计八十年代初期的通信容量比较大但是不难设想。,,成像系统的数据传输量可能超过通道容量如图1表示的那样计划到2000年日平均码’“’5。“”,速率将达到10到10图表中的数据来自美国NASA的空间研究远景一文并补上。了计划中的陆地卫星一D任务的数据同样,用,,不载人飞行器探测太阳系时所需要的信息量即使不超过地面数据处理系,。统的能力也已超过了深空通信系统的容量虽然过去这些年来深空通信容量已有显著增,,。,加但是科学仪器和信息需要量也在增加尤其明显的是从水星到土星的行星探索性,。考察接近完成为了系统地研
4、究行星而进行详细的探测任务已经开始过去和未来的行星。,研究用的通信系统性能如图2所示为了把这些任务安排在1个天文单位的范围内对全。部历史数据进行了增加或减少外推数据与火星距离的计划(接近1天文单位)连成一条。线AIAA781710,“onBoardDataproeee,singforFu七L`r`,SPa。。Borne1oagingSyste二s”。本文译自一一33一,在高效率地利用现有通信信道来满足更大信息量的要求方面在飞行器上进行信息处。理可以发挥重要的作用为了将飞行器上的仪器信号,耐’斌l0传送到地面通常采用的
5、数据处,例如,理功能有多种数字编码,假定采用这种方法处理可以合适地表示数据所要求的动态范围欲班醒一D。和原始数据的高精度下面要讨斌’丫0/o’,0论为了改善返回信息在通信信道黛爱晕忍研,中的传输并介绍这些数据处理功能对于已编码图像数据所产生。I一心用云斤的作用酝第一种也是最简单的一种处朔扔粗匡。~理功能是恢复校准在某些情况l08{透塑止二`口,l脚卯/口l卿即下仅恢复校准便可以节省数据年,在另外的情况下,它传输线路图1应用卫星成像数据速率的增长情况是在一组数据中采用相关性处理。的必要准备,。星上第二种处理功能是数据压
6、缩这完全可以看作是整个信息源编码的一部分第三。:种及其有关的处理功能是图像数据的频谱分类数据压缩和数据分类的区别如下数据压0/,o卜leseLK￡Xù,母n麟摧雌0/0/碾褪耀、。了:碑了6川0/掣:舞图注一单位月橄欣下M一水手号,P,ù孟」一先驱号丁J匆川10日V时,招(,磁V一海盗色鑫君,耀川日71奋洲侧MJS77一水手号木星土星探测器((7年),、,MVM73(73年);一水手号金星水星探测器日于r(浦哥MM71(71年),一水手号火星探测器一p辞者MM69(69年),一水手号火星探测器v一i翔△MV677年,
7、训一水手号金星探测器(6)MM。64一水手号火星探测器(64年)阅物录馋娜l。”,己,:少擞幼天蝉.图2深空通信数据速率{侧淤侧料一二一一~./-上0匕一上一助I01助jj夕劝/刃歹/邓O,卿歹l卯o/卿.2动”沙盯年;缩指的是在同一个图像上对不同的一些空间采样点数据进行相关而频谱分类是指对相同,。的空间采样点而在不同频带上得到的两幅以上的图像数据进行相关,本文重点介绍的是从数据用户的角度来看星上信息处理的必要性并以地球和行星探。。测得到的数据为例来加以说明接着讨论各种处理方法及其应用范围指导系统设计的科学性问题,、
8、、在设计成像系统时要考虑的影响数据率的因素是空间视界空间分辨力频谱范围和频谱分辨力(或频谱通道数。)视界和分辨力之间的协调,,在成像系统的设计中为了与分配的数据率相适应往往把大面积的空间视界要求与。,高空间分辨力的要求进行折衷考虑对于地球卫星应用可用单色扫描成像器的设计为例。子加以清楚地说明扫描成像器是利用线状列阵检侧脚柳2408D/12060
