[發明專利]一種星載TDICCD相機積分時間計算及調整方法

有效

• 申請號: 200810057572.8
• 申請日: 2008-02-03
• 公開（公告）號: CN101226059A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 陸春玲;朱興鴻;趙志明;李琳琳;崔玉福
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種星載TDICCD相機積分時間計算及調整方法，特別是一種基于攝影點位置矢量微分算法的積分時間計算方法和地面指令控制輔助系統自動控制的星上積分時間調整方法。

背景技術

隨著成像技術的發展，TDICCD器件開始在航天遙感器中廣泛使用。TDI(Time?Delay?and?Integration)-CCD的中文意思是時間延遲積分電荷藕合器件，是近幾年發展起來的一種新型光電傳感器，與一般線陣CCD相比具有響應度高、信噪比高等特點，采用TDICCD器件作為遙感器焦平面探測器，可以減小光學系統相對孔徑，從而減小遙感器的重量和體積。

對于使用TDICCD器件的星載光學遙感器，其成像原理相當于對同一目標多次曝光。TDICCD的工作原理如圖1所示，圖中以4096像元，48級積分級數的器件為例給出了器件的工作原理圖。在圖中表示目標圖像向上移動，表示時間延遲積分方向，↓表示器件寄存器積分方向，進行積分電荷累積填充，在進行48級累加后，最終的成像數據被讀出圖像寄存器，表示圖像寄存器讀出方向。圖2對TDICCD的成像原理進行了說明，圖中的圓形為目標景物，在第一個曝光積分周期內收集到目標景物后，信號電荷并不直接輸出，而是與同列在第二個積分周期內收集到的電荷相加，相加后的電荷移向第三行，依次類推，CCD最后一行(第48行)的像元收集到的信號電荷與前面47次收集到的信號電荷累加后移到輸出寄存器中，按普通線陣CCD器件的輸出方式進行讀出。

由于TDICCD的特殊工作方式，要求同一列上的每一個像元都對同一目標曝光積分，才能保證成像質量。這就要求星載TDICCD相機的積分速率與攝影點像移動速率同步，即像元的積分時間要與像移速度匹配，稱CCD的一個行周期(曝光積分)時間為積分時間，用T_int表示。

由于衛星在軌作圓周運動的同時，相機要拍攝的地面景物隨地球自轉而運動，成像器件與地面景物之間存在相對運動。另外由于衛星的實際運行高度與速度會不斷變化，這些變化不僅帶來圖像比例尺的變化，而且會直接導致拍攝物體在像面移動角速度的變化，進而造成相機的積分時間變化。

因此根據實際運行軌道計算遙感器積分時間，并實時調整更新TDICCD的積分時間，對保證相機的成像質量具有重要的意義。

積分時間的物理解析意義如圖3所示，圖中的d₀為TDICCD器件的像元尺寸，單位mm；f為星上相機的焦距，單位mm；H為攝影點至衛星的斜距，單位m；d₁為地面像元分辨率，單位m，也即一個積分時間內的地面采樣間距，所以積分時間為：