[發(fā)明專利]航天TDI CCD相機(jī)全鏈路數(shù)值仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410116714.9
• 申請(qǐng)日: 2014-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN103913148B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金光;楊飛;曲宏松;賀小軍;鐘興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 南小平

1.航天TDICCD相機(jī)全鏈路數(shù)值仿真方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟一，建立包含波譜屬性的觀測(cè)場(chǎng)景；

步驟二，軌道建模；

步驟三，姿態(tài)建模；

步驟四，相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)建模；

步驟五，星體觀測(cè)矢量建模；

步驟六，目標(biāo)相機(jī)入瞳輻亮度場(chǎng)建模；

步驟七，相機(jī)輻射響應(yīng)建模；

步驟八，MTF退化模擬；

步驟九，加噪及壓縮模擬。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天TDICCD相機(jī)全鏈路數(shù)值仿真方法，其特征在于，所述的步驟一建立包含波譜屬性的觀測(cè)場(chǎng)景具體步驟為：

首先幾何模型的建立采用三角網(wǎng)DEM的組織形式，三角網(wǎng)DEM包括三角形頂點(diǎn)位置、頂點(diǎn)紋理坐標(biāo)、頂點(diǎn)法向量、三角形頂點(diǎn)在頂點(diǎn)數(shù)組中的索引，整個(gè)觀測(cè)場(chǎng)景由一系列三角網(wǎng)DEM組成；

其次將三角網(wǎng)DEM和波譜屬性通過唯一ID進(jìn)行關(guān)聯(lián)，波譜數(shù)據(jù)庫(kù)包含的數(shù)據(jù)組成：觀測(cè)地點(diǎn)信息描述觀測(cè)地的經(jīng)緯度、海拔高度典以及面積信息；觀測(cè)目標(biāo)細(xì)心描述觀測(cè)的典型地物的名稱、所屬類別；反射率值描述了此典型地物在不同波長(zhǎng)上的反射率，通過索引ID讀取相應(yīng)的波譜數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天TDICCD相機(jī)全鏈路數(shù)值仿真方法，其特征在于，所述的步驟二軌道建模具體步驟為：

首先給定初始時(shí)刻衛(wèi)星平臺(tái)在J2000慣性坐標(biāo)系內(nèi)的位置和速度；然后基于J2000慣性坐標(biāo)系內(nèi)的二體軌道動(dòng)力學(xué)微分方程，利用數(shù)值積分算法，對(duì)二體軌道動(dòng)力學(xué)微分方程積分，得到下一時(shí)刻衛(wèi)星在慣性坐標(biāo)系下的位置矢量和速度矢量；最后根據(jù)衛(wèi)星在J2000慣性坐標(biāo)系下的位置速度矢量計(jì)算相應(yīng)的軌道六根數(shù)包括半長(zhǎng)軸、偏心率、軌道傾角、升交點(diǎn)赤經(jīng)、近地點(diǎn)幅角及真近點(diǎn)角。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天TDICCD相機(jī)全鏈路數(shù)值仿真方法，其特征在于，所述的步驟三姿態(tài)建模具體步驟為：

首先給定初始時(shí)刻衛(wèi)星本體坐標(biāo)系相對(duì)J2000.0慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)四元數(shù)及體坐標(biāo)系相對(duì)于J2000.0慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)角速度在體系下的分量形式；然后對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型和衛(wèi)星姿態(tài)四元數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程數(shù)值積分，得到下一時(shí)刻體系下衛(wèi)星本體坐標(biāo)系相對(duì)慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)角速度及體坐標(biāo)系相對(duì)慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)四元數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天TDICCD相機(jī)全鏈路數(shù)值仿真方法，其特征在于，所述的步驟四相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)建模具體步驟為：

相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)建模包含兩大類：第一類是采用理論公式推導(dǎo)的方法對(duì)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)基礎(chǔ)理論建模，包括相機(jī)內(nèi)方位元素建模、光學(xué)系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)建模、入瞳到像面的光譜輻射響應(yīng)特性建模；第二類是采用光線追跡法對(duì)光學(xué)系統(tǒng)光路幾何建模；

相機(jī)內(nèi)方位元素由焦距、主點(diǎn)位置、圖像畸變組成，通過平行光管和星點(diǎn)靶標(biāo)對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定得到；將光學(xué)系統(tǒng)各光學(xué)元件的加工誤差，裝調(diào)誤差輸入到ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件中，獲得相應(yīng)的二維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)矩陣；

基于光線追蹤法建模中光譜響應(yīng)特性的模型；設(shè)光線入射到光學(xué)反射表面的入射角為i，可通過光線追蹤法算出；入射波長(zhǎng)為λ，則光線經(jīng)過光學(xué)反射表面后的光譜響應(yīng)特性：

R(i,λ)＝r(i)∫σ(λ)dλ

其中r(i)為鍍膜材料對(duì)不同角度入射光線的發(fā)射率；σ(λ)為鍍膜材料的光譜響應(yīng)函數(shù)。設(shè)光學(xué)系統(tǒng)有n個(gè)反射表面，則該光線由入瞳到像面的光譜響應(yīng)特性為：

R=ΣjnRj(i,λ)]]>

采用菲德爾法對(duì)光學(xué)系統(tǒng)光路幾何進(jìn)行建模，給定光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，再給出入射到光學(xué)系統(tǒng)的光線方向和空間位置，最后求出光線通過該系統(tǒng)后的方向和空間位置。