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低轨凝视卫星动态跟踪对成像的影响分析

杨秀彬 林星辰

杨秀彬, 林星辰. 低轨凝视卫星动态跟踪对成像的影响分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 203-208.
引用本文: 杨秀彬, 林星辰. 低轨凝视卫星动态跟踪对成像的影响分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 203-208.
Yang Xiubin, Lin Xingchen. Analysis of influence of LEO staring satellite dynamic tracking on imaging[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(S1): 203-208.
Citation: Yang Xiubin, Lin Xingchen. Analysis of influence of LEO staring satellite dynamic tracking on imaging[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(S1): 203-208.

低轨凝视卫星动态跟踪对成像的影响分析

基金项目: 

吉林省青年基金项目(201201010)

详细信息
    作者简介:

    杨秀彬(1981-),男,副研究员,博士,主要从事卫星轨道设计和相移补偿方面的研究工作.Email: yangxiubin@nankai.edu.cn

  • 中图分类号: TP386.5

Analysis of influence of LEO staring satellite dynamic tracking on imaging

  • 摘要: 为实现凝视卫星动态跟踪清晰成像,建立了卫星对地实时跟踪成像的数学模型,推导了卫星凝视跟踪成像时本体坐标系相对轨道坐标系的姿态角和角速度的变化,设计了物像位置与速度矢量映射算法,搭建了焦平面像点与地面景物点位置与速度变化的一一对应关系,结合蒙特卡洛方法统计分析了动态跟踪成像过程中卫星的姿态变化及姿态动态跟踪精度对成像的影响.最后,利用CMOS相机和小卫星姿态控制系统全物理仿真平台对凝视成像进行了仿真分析.结果表明:卫星凝视成像过程中,像面存在卫星姿态变化及姿态动态跟踪精度引起的像在探测元上的驻留时间小于探测器的积分时间, 分析及仿真得出,为满足驻留时间大于或等于积分时间的要求,仿真平台动态跟踪精度优于0.002()/s时,可实现500 km凝视卫星2 m分辨率动态跟踪清晰成像.
  • [1]
    [2] Robertus Heru Triharjanto, Ayom Widipaminto. Video camera system on LAPAN-TUBSAT micro-satellite[C] //Proceeding of Asian Space Conference, 2007: 1-5.
    [3] Willem H Steyn, A view finder control system for an earth observation satellite[J]. Aerospace Science and Technology, 2006, 10: 248-255.
    [4]
    [5]
    [6] Qu H S, Zhang Y, Jin G. Improvement of performance for CMOS area image sensors by TDI algorithm in digital domain[J]. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(8): 1896-1903. (in Chinese) 曲宏松, 张叶, 金光. 基于数字域TDI算法改进面阵CMOS图像传感器功能[J]. 光学 精密工程, 2010, 18(8): 1896-1903.
    [7] Pain, Bedabrata, Cunningham, et al. CMOS image sensors capable of time delayed integration[R]. USA: NASA, 2001.
    [8]
    [9] Ren huanhuan, Ruan Ping, He Jianwei, et al. Study of the radiation calibration of TDT-CCD spatial stereo camera[J]. Optica Sinica, 2010, 30(12): 3476-3480. (in Chinese) 任焕焕, 阮萍, 何建伟, 等. TDI CCD空间立体相机辐射定标研究[J]. 光学学报, 2010, 30(12): 3476-3480.
    [10]
    [11]
    [12] Grald Lepage, Jan Bogaerts, Guy Meynants. Time-delay-integration architectures in CMOS image sensors[J]. IEEE Transactions on Electron Devices, 2009, 56(11): 2524-2532.
    [13]
    [14] Zhang Liang, Wang Jianyu, Jia Jianjun, et al. Design and performance of fine tracking system based on CMOS for quantum communication[J]. Chinese Journal of Lasers, 2011, 38(2): 05008-1-05008-5. (in Chinese) 张亮, 王建宇, 贾建军, 等. 基于CMOS的量子通信精跟踪系统设计及检验[J]. 中国激光, 2011, 38(2): 05008-1-05008-5.
    [15] Fu Qiuyu, Lin Qingyu, Zhang Wancheng, et al. A high-speed CMOS image sensor for real-time vision chip[J]. Acta optical Sinia, 2011, 31(8): 28001. (in Chinese) 付秋瑜, 林清宇, 张万成, 等. 面向实时视觉芯片的高速CMOS图像传感器[J]. 光学学报, 2011, 31(8): 28001.
    [16]
    [17]
    [18] Wang Jiaqi, Yu Ping, Yan Changxiang, et a1. Space optical remote sensor image motion velocity vector computational modeling, error budget and synthesis[J]. Chin Optics Lett, 2005, 3(7): 414-417.
    [19] Yang Xiubin, He Xiaojun, Zhang Liu, et al, Effect and simulate of the deviant angle erroron TDI CCD cameras image[J]. Opo-Electronic Engineering, 2008, 35(11): 45-50. (in Chinese) 杨秀彬, 贺小军, 张刘, 等. 偏流角误差对TDI CCD相机成像的影响与仿真[J]. 光电工程, 2008, 35(11): 45-50.
  • [1] 邱鹏, 邹思成, 张晓明, 王建峰, 林亲, 姜晓军.  天文光学相机性能检测技术研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(12): 20230316-1-20230316-13. doi: 10.3788/IRLA20230316
    [2] 高有道, 李福东, 沈正祥, 丁琳, 胡斌, 徐绍伟.  低温红外镜头设计仿真方法及试验验证 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200397-1-20200397-6. doi: 10.3788/IRLA20200397
    [3] 周旋风, 陈前荣, 王彦斌, 朱荣臻, 李华, 任广森.  脉冲激光辐照CMOS相机的图像间断现象及机理 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 306002-0306002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0306002
    [4] 刘朝阳, 刘力源, 吴南健.  采用CMOS太赫兹波探测器的成像系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 125001-0125001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0125001
    [5] 王景楠, 聂劲松.  超连续谱光源辐照可见光CMOS图像传感器的实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106004-0106004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106004
    [6] 邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘建国, 刘洋.  大气探测激光雷达噪声比例因子及信噪比的估算 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 81-86. doi: 10.3788/IRLA201645.S130003
    [7] 孔英秀, 柯熙政, 杨媛.  空间相干光通信中本振光功率对信噪比的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 222002-0222002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0222002
    [8] 罗秀丽, 唐璟, 王岭雪, 蔡毅, 薛唯, 张小水, 王书潜.  热像仪探测泄漏气体的信噪比建模与测试 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1204003-1204003(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1204003
    [9] 罗海燕, 李双, 施海亮, 熊伟, 洪津.  空间外差光谱仪成像光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 818005-0818005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0818005
    [10] 盛良, 张震, 张检民, 左浩毅.  连续激光辐照CMOS相机的像素翻转效应及机理 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 606004-0606004(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0606004
    [11] 武星星, 刘金国, 周怀得, 张博研.  基于EMCCD和CMOS的天基微光成像 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 514002-0514002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0514002
    [12] 孙成明, 袁艳, 赵飞.  空间目标天基成像探测信噪比分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1654-1659.
    [13] 金伟其, 陶禹, 石峰, 李本强.  微光视频器件及其技术的进展 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3167-3176.
    [14] 智喜洋, 王达伟, 谭凡教, 刘明东, 王海鹏, 张伟.  温度对空间红外光学系统性能的影响分析方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 1-7.
    [15] 王熙辰, 周卫宁, 秦億.  满足0.2级的光纤电流互感器信噪比分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3704-3708.
    [16] 刘可辉, 王晓蕊, 张卫国.  红外点目标成像信噪比建模分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2143-2147.
    [17] 袁红辉, 陈永平.  一种长波红外光导探测器CMOS电路设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 762-765.
    [18] 葛卫龙, 华良洪, 张晓晖.  距离选通水下激光成像系统信噪比分析与计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2022-2026.
    [19] 李亚鹏, 何斌.  采用MTF定量评估CCD错位成像的成像质量 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 443-448.
    [20] 宋宝安, 王乔方, 张莹昭, 戴世勋, 徐铁锋, 聂秋华, 王训四, 沈祥, 吴礼刚, 林常规.  红外硒基硫系玻璃光学非均匀性及影响因素分析 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 1985-1989.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-19
  • 修回日期:  2014-11-15
  • 刊出日期:  2015-01-25

低轨凝视卫星动态跟踪对成像的影响分析

    作者简介:

    杨秀彬(1981-),男,副研究员,博士,主要从事卫星轨道设计和相移补偿方面的研究工作.Email: yangxiubin@nankai.edu.cn

基金项目:

吉林省青年基金项目(201201010)

  • 中图分类号: TP386.5

摘要: 为实现凝视卫星动态跟踪清晰成像,建立了卫星对地实时跟踪成像的数学模型,推导了卫星凝视跟踪成像时本体坐标系相对轨道坐标系的姿态角和角速度的变化,设计了物像位置与速度矢量映射算法,搭建了焦平面像点与地面景物点位置与速度变化的一一对应关系,结合蒙特卡洛方法统计分析了动态跟踪成像过程中卫星的姿态变化及姿态动态跟踪精度对成像的影响.最后,利用CMOS相机和小卫星姿态控制系统全物理仿真平台对凝视成像进行了仿真分析.结果表明:卫星凝视成像过程中,像面存在卫星姿态变化及姿态动态跟踪精度引起的像在探测元上的驻留时间小于探测器的积分时间, 分析及仿真得出,为满足驻留时间大于或等于积分时间的要求,仿真平台动态跟踪精度优于0.002()/s时,可实现500 km凝视卫星2 m分辨率动态跟踪清晰成像.

English Abstract

参考文献 (19)

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