[發明專利]基于等效焦平面的推掃式離軸遙感相機積分時間計算方法

有效

• 申請號: 201710404629.6
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107301316B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 武斌;孫燕萍;尹歡;朱軍;陸春玲;白照廣
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明提出一種基于等效焦平面的推掃式離軸遙感相機高精度積分時間計算方法，所述推掃式離軸遙感相機的焦平面與星下點水平面存在一定夾角，該方法針對目前推掃式離軸遙感相機，光軸與視軸存在離軸角，為了讓視軸對星下點成像，相機需要俯仰一定角度，導致焦平面與星下點水平面存在一定夾角，積分時間計算不準確的問題，通過構建與星下點水平面平行的等效焦平面，建立嚴密的幾何關系，求出真正電荷轉移時間對應的像元尺寸，從而得到準確的積分時間，該方法能有效提高積分時間計算精度，為衛星在軌提高成像質量提供有效手段。

技術領域

本發明涉及基于等效焦平面的推掃式離軸遙感相機積分時間計算方法，屬于衛星在軌成像質量技術領域。

背景技術

目前，隨著對地觀測遙感衛星的飛速發展，相機的成像性能直接決定了衛星的整體性能和最終圖像質量。由于軸對稱反射光學系統不可避免的存在中心遮攔，中心遮攔的存在不僅會損失光通量，而且降低了系統中、低頻的衍射極限MTF值。為了解決軸對稱反射光學系統存在的中心遮攔問題，科研工作者提出了離軸反射光學系統，通過增加軸對稱系統孔徑離軸量、增加軸對稱反射系統的離軸視場角或者兩者結合的辦法來避免中心遮攔。

離軸反射系統通過將鏡面進行合理的傾斜和偏心，消除了中心遮攔，但是導致實際視軸與光軸存在一定角度(離軸角)，這樣衛星成像的模型如圖1(b)所示，實際成像的視軸離星下點較遠，影響成像質量；目前的離軸光學遙感衛星為了盡可能讓視軸對星下點成像，通常會讓相機整體俯仰一個角度，如圖1(c)所示，此時就會導致焦平面與星下點水平面存在一定夾角，傳統的積分時間計算方法將由于實際電荷轉移時間對應的焦平面像元尺寸的變化而無法得到精確的積分時間。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出一種基于等效焦平面的推掃式離軸遙感相機積分時間計算方法，提高積分時間計算精度，提高像移補償精度，有效提高成像質量。

本發明的技術解決方案是：基于等效焦平面的推掃式離軸遙感相機積分時間計算方法，所述推掃式離軸遙感相機的焦平面與星下點水平面存在一定夾角，其特征在于包括下列步驟：

(1)、定義相機投影中心O與相機焦平面線陣中心像元一個端點A的延長線與相機軌道水平面的交點為W，相機投影中心O與相機焦平面線陣中心像元另一個端點B的連線與相機軌道水平面的交點為U，以W和U為端點，構建等效焦平面中心像元P_WU，計算等效焦平面中心像元尺寸WU；所述相機軌道水平面為過相機焦平面線陣的中心點T且與星下點水平面平行的平面；

(2)、根據相機光學系統焦距f和相機離軸角α，計算相機視軸對應的視主距f'；

(3)、根據步驟(1)計算得到的等效焦平面中心像元尺寸WU和步驟(2)計算得到的相機視軸對應的視主距f'，計算相機積分時間Tint：

式中，為當前時刻攝影點速高比，其中，V當前時刻攝影點地速，L為當前時刻攝影點斜距。

步驟(2)的計算公式為：

步驟(1)計算等效焦平面中心像元尺寸WU的具體步驟為：

(1.1)、計算W與T兩點之間的距離WT：

式中，d為相機焦平面的像元尺寸，η為相機光軸與星下點視線的夾角，所述星下點視線為過投影中心與軌道水平面垂直的視線；

(1.2)、計算U與T兩點之間的距離UT：

(1.3)、計算等效焦平面中的像元尺寸WU的長度：

WU＝WT+UT。

所述速高比采用STK衛星仿真軟件建模仿真獲得。