[發(fā)明專利]一種敏捷衛(wèi)星成像條件的確定方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010279469.5
• 申請(qǐng)日: 2010-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN102063558A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂大旻;侯小瑾;楊芳;劉勝利;謝松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天東方紅衛(wèi)星有限公司
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

1.一種敏捷衛(wèi)星成像條件的確定方法，其特征在于步驟如下：

(1)首先根據(jù)相機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)和成像時(shí)刻的衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星姿態(tài)信息進(jìn)行成像條件相關(guān)參數(shù)計(jì)算，得到敏捷衛(wèi)星成像條件相關(guān)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果，敏捷衛(wèi)星成像條件相關(guān)參數(shù)計(jì)算包括相機(jī)傳遞函數(shù)計(jì)算、相機(jī)像元分辨率計(jì)算和相機(jī)成像幅寬計(jì)算；

(a)相機(jī)傳遞函數(shù)MTF計(jì)算的計(jì)算方法為：

MTF＝MTF_靜態(tài)×MTF_{動(dòng)態(tài)}×0.9

MTF_靜態(tài)＝MTF_{光學(xué)設(shè)計(jì)}×MTF_{光學(xué)加工}×MTF_{光學(xué)裝調(diào)}×MTF_器件×MTF_電路

其中：MTF_靜態(tài)為相機(jī)靜態(tài)傳遞函數(shù)；

MTF_{動(dòng)態(tài)}為相機(jī)動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)；

MTF_{光學(xué)設(shè)計(jì)}為相機(jī)光學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)靜態(tài)傳遞函數(shù)的影響；

MTF_{光學(xué)加工}為相機(jī)光學(xué)加工對(duì)靜態(tài)傳遞函數(shù)的影響；

MTF_{光學(xué)裝調(diào)}為相機(jī)光學(xué)裝調(diào)對(duì)靜態(tài)傳遞函數(shù)的影響；

MTF_器件為相機(jī)器件對(duì)靜態(tài)傳遞函數(shù)的影響；

MTF_電路為相機(jī)電路對(duì)靜態(tài)傳遞函數(shù)的影響；

f₀為相機(jī)振動(dòng)的頻率；

N為積分級(jí)數(shù)；

Δa為相機(jī)綜合的像移量，Δa₁、Δa₂、Δa₃、Δa₄分別為相機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定度、積分時(shí)間誤差、偏流角校正誤差和相機(jī)顫振所引起的像移；

(b)相機(jī)像元分辨率GSD的計(jì)算方法為：

令衛(wèi)星軌道高度為H，相機(jī)像元尺寸為d，相機(jī)焦距為f，衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)指向角為α，衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)指向角投影到地面與衛(wèi)星飛行方向的夾角為將衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)指向角分解為側(cè)擺和俯仰兩個(gè)動(dòng)作的合成，等效的側(cè)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(jī)像元分辨率GSD的計(jì)算結(jié)果；

其中：GSD_推掃方向為相機(jī)推掃方向的像元分辨率；

GSD_線陣方向為相機(jī)線陣方向的像元分辨率；

(c)相機(jī)成像幅寬的計(jì)算方法為：

同樣令衛(wèi)星軌道高度為H，衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)指向角為α，衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)指向角投影到地面與衛(wèi)星飛行方向的夾角為相機(jī)的視場(chǎng)角為FOV，地球半徑為Re，將衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)指向角分解為側(cè)擺和俯仰兩個(gè)動(dòng)作的合成，等效的側(cè)擺角為β，俯仰角為γ，衛(wèi)星視場(chǎng)投影到地面的兩個(gè)邊界點(diǎn)分別為A、B，則衛(wèi)星姿態(tài)變化后，A、B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)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(wèi)星相機(jī)的主點(diǎn)為P，則A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的側(cè)擺角∠APO為3₁、側(cè)擺角∠BPO為3₂，衛(wèi)星姿態(tài)指向A點(diǎn)與B點(diǎn)間的距離即為實(shí)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(diǎn)間的距離L_AB＝φ×Re，φ的單位為弧度；

A、B兩點(diǎn)間的距離L_AB作為幅寬輸出；

(2)確定相機(jī)傳遞函數(shù)、相機(jī)像元分辨率、相機(jī)成像幅寬在成像等級(jí)確定中所占的權(quán)重，設(shè)q1、q2、q3分別為相機(jī)傳遞函數(shù)、相機(jī)像元分辨率、相機(jī)成像幅寬所占的權(quán)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(jī)傳遞函數(shù)、像元分辨率、成像幅寬的分?jǐn)?shù)，其中0＜f₁＜10、0＜f₁＜10、0＜f₁＜10，q₁、q₂、q₃分別為相機(jī)傳遞函數(shù)MTF、像元分辨率、成像幅寬所占的權(quán)重，則成像條件確定的分?jǐn)?shù)f_總可表示為：f_總＝f₁q₁+f₂q₂+f₃q₃，根據(jù)所得的分?jǐn)?shù)f_總所在的區(qū)間確定成像等級(jí)，等級(jí)確定的方法為：分?jǐn)?shù)f_總為8至10分確定為第一等級(jí)，成像質(zhì)量最優(yōu)，可直接應(yīng)用；分?jǐn)?shù)f_總為6至8分確定為第二等級(jí)，成像質(zhì)量良好，可經(jīng)過(guò)處理后應(yīng)用；分?jǐn)?shù)f_總為4至6分確定為第三等級(jí)，成像質(zhì)量中等，根據(jù)應(yīng)用的迫切程度來(lái)決定是否留用；分?jǐn)?shù)f_總為2至4分確定為第四等級(jí)，成像質(zhì)量較差，在極特殊情況下使用，否則舍棄；分?jǐn)?shù)f_總為0至2分確定為第五等級(jí)，成像質(zhì)量差，直接舍棄。