[發明專利]一種敏捷衛星成像條件的確定方法

無效

• 申請號: 201010279469.5
• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN102063558A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 呂大旻;侯小瑾;楊芳;劉勝利;謝松
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

1.一種敏捷衛星成像條件的確定方法，其特征在于步驟如下：

(1)首先根據相機設計參數和成像時刻的衛星軌道參數、衛星姿態信息進行成像條件相關參數計算，得到敏捷衛星成像條件相關參數的計算結果，敏捷衛星成像條件相關參數計算包括相機傳遞函數計算、相機像元分辨率計算和相機成像幅寬計算；

(a)相機傳遞函數MTF計算的計算方法為：

MTF＝MTF_靜態×MTF_動態×0.9

MTF_靜態＝MTF_光學設計×MTF_光學加工×MTF_光學裝調×MTF_器件×MTF_電路

其中：MTF_靜態為相機靜態傳遞函數；

MTF_動態為相機動態傳遞函數；

MTF_光學設計為相機光學設計對靜態傳遞函數的影響；

MTF_光學加工為相機光學加工對靜態傳遞函數的影響；

MTF_光學裝調為相機光學裝調對靜態傳遞函數的影響；

MTF_器件為相機器件對靜態傳遞函數的影響；

MTF_電路為相機電路對靜態傳遞函數的影響；

f₀為相機振動的頻率；

N為積分級數；

Δa為相機綜合的像移量，Δa₁、Δa₂、Δa₃、Δa₄分別為相機姿態穩定度、積分時間誤差、偏流角校正誤差和相機顫振所引起的像移；

(b)相機像元分辨率GSD的計算方法為：

令衛星軌道高度為H，相機像元尺寸為d，相機焦距為f，衛星姿態機動指向角為α，衛星姿態機動指向角投影到地面與衛星飛行方向的夾角為將衛星姿態機動指向角分解為側擺和俯仰兩個動作的合成，等效的側擺角為β，俯仰角為γ，則；

GSD_推掃方向和GSD_線陣方向的平均值，即(GSD_推掃方向+GSD_線陣方向)/2作為相機像元分辨率GSD的計算結果；

其中：GSD_推掃方向為相機推掃方向的像元分辨率；

GSD_線陣方向為相機線陣方向的像元分辨率；

(c)相機成像幅寬的計算方法為：

同樣令衛星軌道高度為H，衛星姿態機動指向角為α，衛星姿態機動指向角投影到地面與衛星飛行方向的夾角為相機的視場角為FOV，地球半徑為Re，將衛星姿態機動指向角分解為側擺和俯仰兩個動作的合成，等效的側擺角為β，俯仰角為γ，衛星視場投影到地面的兩個邊界點分別為A、B，則衛星姿態變化后，A、B點對應的衛星姿態機動指向角分別為α₁、α₂，投影到地面與飛行方向x的夾角為令衛星相機的主點為P，則A、B兩點對應的側擺角∠APO為3₁、側擺角∠BPO為3₂，衛星姿態指向A點與B點間的距離即為實際幅寬；

則：

α1=arctan(tanβ1)2+(tanγ)2]]>

α2=arctan(tanβ2)2+(tanγ)2]]>

其中

令a＝H×tanα₁，b＝H×tanα₂，

c=a2sin2θ+(b-acosθ)2]]>

令d=Hcosα1,]]>e=Hcosα2,]]>

令θ′=arccos(d2-c2+e22de)]]>

f=(Re+H)cosα1-Re2-(Re+H)2sin2α1]]>

g=(Re+H)cosα2-Re2-(Re+H)2sin2α2]]>

h=f2-g2+2g(g-fcosθ′)]]>

φ=2arcsin(h2Re)]]>

幅寬為A、B兩點間的距離L_AB＝φ×Re，φ的單位為弧度；

A、B兩點間的距離L_AB作為幅寬輸出；

(2)確定相機傳遞函數、相機像元分辨率、相機成像幅寬在成像等級確定中所占的權重，設q1、q2、q3分別為相機傳遞函數、相機像元分辨率、相機成像幅寬所占的權重，滿足q1+q2+q3＝1，其中q1的取值范圍為0＜q1＜1、q2的取值范圍為0＜q2＜1、q3的取值范圍為0＜q3＜1；

(3)令f₁、f₂、f₃分別為相機傳遞函數、像元分辨率、成像幅寬的分數，其中0＜f₁＜10、0＜f₁＜10、0＜f₁＜10，q₁、q₂、q₃分別為相機傳遞函數MTF、像元分辨率、成像幅寬所占的權重，則成像條件確定的分數f_總可表示為：f_總＝f₁q₁+f₂q₂+f₃q₃，根據所得的分數f_總所在的區間確定成像等級，等級確定的方法為：分數f_總為8至10分確定為第一等級，成像質量最優，可直接應用；分數f_總為6至8分確定為第二等級，成像質量良好，可經過處理后應用；分數f_總為4至6分確定為第三等級，成像質量中等，根據應用的迫切程度來決定是否留用；分數f_總為2至4分確定為第四等級，成像質量較差，在極特殊情況下使用，否則舍棄；分數f_總為0至2分確定為第五等級，成像質量差，直接舍棄。