品字形拼接探測(cè)器偏流角補(bǔ)償研究

溫 淵,張大偉

(上海衛(wèi)星工程研究所,上海 201109)

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品字形拼接探測(cè)器偏流角補(bǔ)償研究

溫 淵,張大偉

(上海衛(wèi)星工程研究所,上海 201109)

對(duì)遙感衛(wèi)星TDI-CCD推掃品字形探測(cè)器偏流角的補(bǔ)償進(jìn)行了研究。根據(jù)偏流角產(chǎn)生機(jī)理，用軌道要素法推導(dǎo)出一種簡(jiǎn)單可靠的偏流角計(jì)算和補(bǔ)償方法，將偏流角補(bǔ)償后重新計(jì)算的歐拉角作為控制目標(biāo)輸入閉環(huán)進(jìn)行控制，規(guī)避了三軸歐拉角轉(zhuǎn)序的影響。分析了偏流角控制對(duì)品字形拼接探測(cè)器成像產(chǎn)生的像元錯(cuò)位、調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)、通道間配準(zhǔn)和幅寬等的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：對(duì)偏流角進(jìn)行控制后穿軌向像元錯(cuò)位可消除，沿軌縱向像元錯(cuò)位不能消除，穿軌和沿軌向MTF均可消除，偏流角可對(duì)幅寬無影響；不對(duì)偏流角進(jìn)行控制會(huì)嚴(yán)重影響通道間的配準(zhǔn)精度。所提方法計(jì)算簡(jiǎn)單，流程清晰，在工程中有一定的應(yīng)用價(jià)值。

遙感衛(wèi)星； TDI-CCD推掃； 偏流角； 交錯(cuò)拼接； 補(bǔ)償； 像元錯(cuò)位； 調(diào)制傳遞函數(shù)； 通道間配準(zhǔn)； 幅寬

0 引言

美國(guó)的快鳥-2、Ikonos-2、GeoEye-1等商業(yè)遙感衛(wèi)星的空間分辨率已突破了亞米級(jí)，最高達(dá)到了0.41 m[1]。我國(guó)在寬幅高分辨率對(duì)地遙感衛(wèi)星領(lǐng)域與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距[2]。大規(guī)模長(zhǎng)線陣焦平面組件拼接和高精度偏流角補(bǔ)償是高分辨率寬幅對(duì)地遙感首先要解決的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。受制造工藝水平的限制，單片探測(cè)器的像元數(shù)及尺寸一般情況下不能滿足寬覆蓋成像需求，為獲得大尺寸焦平面，常采用多片探測(cè)器進(jìn)行品字形拼接成一個(gè)寬視場(chǎng)探測(cè)器陣列。探測(cè)器四周均存在抽頭引線，無法排成一列直接拼接，目前主要有光學(xué)拼接和交錯(cuò)拼接兩種方法，由于光學(xué)拼接會(huì)損失能量，目前更多選用交錯(cuò)拼接方式[3]。交錯(cuò)拼接將探測(cè)器分為兩排，在沿推掃方向上交錯(cuò)排列。為防止漏掃，相鄰探測(cè)器間存在一定的像元重疊數(shù)，對(duì)面陣探測(cè)器，則形成類似“品”字形的結(jié)構(gòu)，又稱“品字形拼接”[4]。品字形拼接探測(cè)器相同通道間在沿軌方向的距離較大，進(jìn)行圖像拼接及配準(zhǔn)時(shí)需解決一系列問題。偏流角對(duì)單元探測(cè)器掃描成像并無影響，但對(duì)TDI-CCD推掃及品字形拼接推掃均存在影響，品字形拼接方式的兩排探測(cè)器間有間隙，偏流角的存在影響此類探測(cè)器的成像效果。偏流角一方面會(huì)引起TDI-CCD的成像模糊，另一方面對(duì)品字形拼接探測(cè)器，由于存在較大的沿飛行方向的間隙，可導(dǎo)致相鄰探測(cè)器間重疊像元數(shù)隨衛(wèi)星的星下點(diǎn)緯度發(fā)生劇烈變化，地面拼接圖像時(shí)難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理，需采用特殊處理辦法，若重疊像元數(shù)不足，則有漏掃的風(fēng)險(xiǎn)[5]。嚴(yán)格計(jì)算偏流角的計(jì)算量較大，部分遙感衛(wèi)星在軌利用余弦曲線對(duì)偏流角進(jìn)行擬合以減少計(jì)算量，但誤差較大；有的衛(wèi)星偏流角由有效載荷負(fù)責(zé)計(jì)算，衛(wèi)星平臺(tái)實(shí)現(xiàn)跟蹤。本文根據(jù)偏流角產(chǎn)生的機(jī)理，用軌道要素法推導(dǎo)了一種簡(jiǎn)化的偏流角計(jì)算與補(bǔ)償方法，其特點(diǎn)是計(jì)算量小、精度高，并在此基礎(chǔ)上分析了不對(duì)偏流角進(jìn)行控制時(shí)偏流角對(duì)品字形拼接探測(cè)器成像的影響。

1 偏流角定義與計(jì)算

空間相機(jī)在對(duì)地成像過程中，因衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)和飛行器姿態(tài)等因素綜合影響，使衛(wèi)星飛行方向與地面像點(diǎn)移動(dòng)方向存在一夾角，稱此為偏流角[6-7]。偏流角會(huì)對(duì)成像質(zhì)量造成顯著影響，高精度成像時(shí)必須對(duì)偏流角進(jìn)行補(bǔ)償。

衛(wèi)星在軌飛行中，僅考慮地球自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星升軌偏流角如圖1所示。

(1)

式中：

此處：ω為衛(wèi)星軌道角速度；R為衛(wèi)星向徑；i為衛(wèi)星軌道傾角；ωe為地球自轉(zhuǎn)角速度；δ為衛(wèi)星星下點(diǎn)緯度。

式(1)可變?yōu)?/p>

(2)

同理，降軌時(shí)偏流角為正，有

(3)

可利用衛(wèi)星的緯度幅角將升降軌的偏流角計(jì)算統(tǒng)一表示，考慮符號(hào)，有計(jì)算公式

(4)

式中：δ=arcsin(sini·sinu)；γ=arccos(tanδ·cotu)。此處：u為衛(wèi)星緯度幅角。

若某衛(wèi)星軌道為圓軌道，半長(zhǎng)軸7 076 km，軌道傾角98.2°，可算得衛(wèi)星過赤道時(shí)的偏流角最大，3.855°。一軌內(nèi)不同衛(wèi)星緯度幅角和星下點(diǎn)緯度的偏流角分別如圖2、3所示。

用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換或隨體導(dǎo)數(shù)的方法可對(duì)偏流角進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算[8-9]?？芍l(wèi)星的滾動(dòng)側(cè)擺角越大，偏流角就越小，滾動(dòng)角20°時(shí)偏流角減小約0.2°；衛(wèi)星俯仰角越大，偏流角亦越大，俯仰角20°時(shí)偏流角增大約0.3°；偏航角與偏流角的大小直接相關(guān)。僅考慮姿態(tài)角速度時(shí)，衛(wèi)星偏流角對(duì)滾動(dòng)角速度的影響最敏感，俯仰角速度次之，偏航角速度基本無影響。當(dāng)三軸角速度均為0.001 (°)/s時(shí)，滾動(dòng)角速度的影響約0.1°，俯仰角速度的影響0.007°，偏航角速度的影響0.004°。實(shí)際上，遙感衛(wèi)星的指向精度常優(yōu)于0.1°，指向穩(wěn)定度常優(yōu)于0.001 (°)/s。姿態(tài)角及姿態(tài)角速度對(duì)偏流角的影響優(yōu)于0.1°，優(yōu)于多數(shù)衛(wèi)星的指向精度，一般情況下可忽略姿態(tài)及姿態(tài)角速度的影響。

2 偏流角補(bǔ)償方法

偏流角算出后，需通過衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償控制。一般偏流角在衛(wèi)星的本體坐標(biāo)系中計(jì)算，則偏流角補(bǔ)償前后的姿態(tài)矩陣Aob，A′ob滿足關(guān)系

(5)

式中：Rz(β)為繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)β的旋轉(zhuǎn)矩陣，且

當(dāng)歐拉角解算轉(zhuǎn)序?yàn)?-2-3時(shí)，偏流角補(bǔ)償前后成立

(6)

式中：ψ，θ，φ為歐拉角，定義為特定轉(zhuǎn)序的3個(gè)歐拉轉(zhuǎn)角，繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為滾動(dòng)角φ，繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為俯仰角θ，繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為偏航角ψ；Rz(ψ)，Ry(θ)，Rx(φ)分別為繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)ψ、繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)θ、繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)φ的旋轉(zhuǎn)矩陣，且

由式(6)可知：只要最后一個(gè)轉(zhuǎn)序方向?yàn)閆軸，根據(jù)矩陣乘法的合成原理，偏流角可直接加上偏航角接入系統(tǒng)閉環(huán)，即2-1-3轉(zhuǎn)序也可直接加上偏航角接入系統(tǒng)閉環(huán)。

目前，衛(wèi)星常用的歐拉角轉(zhuǎn)序?yàn)?-1-2，此時(shí)偏流角補(bǔ)償前后有

(7)

因Rz(β)Ry(θ)Rx(φ)Rz(ψ)不等價(jià)于Ry(θ)Rx(φ)×Rz(ψ+β)，需將新姿態(tài)矩陣重新分配到3-1-2轉(zhuǎn)序的歐拉角，用方向余弦矩陣重新解算的歐拉角為

式中：A′ij為偏流角補(bǔ)償后的姿態(tài)矩陣A′ob中的對(duì)應(yīng)第i行第j列元素。φ′，θ′，ψ′即為重新解算的歐拉角，可作為控制目標(biāo)代入閉環(huán)進(jìn)行控制。用重新解算歐拉角方法，可規(guī)避三軸歐拉姿態(tài)角的轉(zhuǎn)序影響，保證衛(wèi)星控制軟件的繼承性，減少軟件編制與測(cè)試的工作量。

3 偏流角對(duì)品字形拼接探測(cè)器成像影響

從像元錯(cuò)位影響、MTF、通道間配準(zhǔn)精度、幅寬，分析偏流角對(duì)品字形拼接探測(cè)器成像的影響。假設(shè)品字形探測(cè)器兩排探測(cè)器同一譜段間的距離為l，探測(cè)器重疊距離為s，像元尺寸為d，TDI積分級(jí)數(shù)為n。

3.1 像元錯(cuò)位影響

3.1.1 穿軌橫向像元錯(cuò)位

已知偏流角為β，則橫向錯(cuò)位像元數(shù)

(8)

在衛(wèi)星探測(cè)器間距4.94 mm，像元尺寸30 μm，衛(wèi)星姿態(tài)角和姿態(tài)角速度為零時(shí)，衛(wèi)星不同緯度時(shí)的錯(cuò)位像元數(shù)如圖4所示。

由圖4可知：在穿軌方向，不同的偏流角可造成雙排探測(cè)器對(duì)同一條帶成像時(shí)的穿軌方向錯(cuò)位像元數(shù)隨緯度發(fā)生變化，從赤道到兩極，空間錯(cuò)位量從11.1像元連續(xù)變化至無錯(cuò)位。優(yōu)化地面圖像拼接算法可將像元錯(cuò)位影響影響降至最低，但缺點(diǎn)是增加了圖像拼接配準(zhǔn)難度。為避免出現(xiàn)漏掃，要求相鄰探測(cè)器重疊像元數(shù)不能少于12個(gè)。對(duì)偏流角進(jìn)行控制后，可消除穿軌像元的錯(cuò)位。

3.1.2 沿軌縱向像元錯(cuò)位

在沿軌方向，由于地球自轉(zhuǎn)線速度在該方向存在分量，其值在赤道最大，兩極最小，從而引起不同緯度地區(qū)兩排探測(cè)器對(duì)同一地物條帶成像存在時(shí)間差。令成像空間分辨率為s，地球赤道線速度為ve，衛(wèi)星星下點(diǎn)速度為vs，則兩排探測(cè)器成像時(shí)間差

(9)

在衛(wèi)星探測(cè)器間距4.94 mm，像元尺寸30 μm，軌道傾角98.203°時(shí)，可算得Δt為0.732～0.738 s，相當(dāng)于像元錯(cuò)位數(shù)為0.23～1.62。沿軌方向的像元錯(cuò)位影響不能通過偏流角控制消除。已知該衛(wèi)星每個(gè)像元的積分時(shí)間4.4 ms，則可計(jì)算衛(wèi)星過不同緯度的縱向像元錯(cuò)位數(shù)，結(jié)果如圖5所示。

縱向像元錯(cuò)位是品字形拼接探測(cè)器固有特性，采用偏流角控制也不能消除，但其影響可通過后期像元配準(zhǔn)改善。

3.2 MTF影響

MTF的值LMTF與積分級(jí)數(shù)、像元尺寸等因素相關(guān)，有

(10)

式中：N為積分級(jí)數(shù)；f為空間頻率，取奈奎斯特頻率fN=0.5/d；Δb為像移距離[11]。此處：d為像元尺寸。

3.2.1 穿軌方向MTF

在穿軌方向，將Δb=dsinβ，fN代入式(10)可得

(11)

由式(11)可知：穿軌方向的MTF只與偏流角的大小及積分級(jí)數(shù)有關(guān)，與像元尺寸無關(guān)。

由圖2偏流角計(jì)算結(jié)果，12，24，48，96級(jí)積分時(shí)的穿軌MTF如圖6所示。

由圖6可知：12級(jí)積分時(shí)，偏流角對(duì)MTF的影響最大為0.75；24級(jí)積分時(shí)，對(duì)MTF的影響最大為0.21；48，96級(jí)積分時(shí)，MTF均為零。對(duì)偏流角進(jìn)行控制后，穿軌MTF的影響可消除。

3.2.2 沿軌方向MTF

在沿軌方向，將Δb=d(1-cosβ)，fN=代入式(10)可得

(12)

由式(12)可知：沿軌方向的MTF與像元尺寸無關(guān)，只與偏流角及積分級(jí)數(shù)相關(guān)。

由圖2偏流角計(jì)算結(jié)果，12，24，48，96級(jí)積分時(shí)的沿軌MTF如圖7所示。

由圖7可知：偏流角對(duì)沿軌MTF的影響很小，當(dāng)積分級(jí)數(shù)為最大96級(jí)時(shí)，偏流角對(duì)MTF的最大影響程度為0.98。對(duì)偏流角進(jìn)行控制后，沿軌

MTF的影響可消除。

3.3 通道間配準(zhǔn)精度影響

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，空間相機(jī)的探測(cè)波段逐漸增加，多光譜遙感技術(shù)已成為高精度對(duì)地遙感的主流技術(shù)，對(duì)多通道間的配準(zhǔn)精度提出了新要求。不同譜段在焦平面上一般在沿軌方向錯(cuò)開，進(jìn)行品字形拼接后，前后兩排探測(cè)器間不同譜段間的間距不再一致，導(dǎo)致多個(gè)譜段的圖像配準(zhǔn)出現(xiàn)困難。

通道間配準(zhǔn)精度影響分析與像元錯(cuò)位影響分析類似，令l為前后兩排探測(cè)器不同譜段間的距離，則通道間錯(cuò)位像元數(shù)

(13)

某衛(wèi)星短中波紅外品字形焦平面組件中有短中波紅外譜段4個(gè)，短波像元尺寸d=20 μm，中波像元尺寸d=40 μm，不同譜段間距MW2-MW1為1.12 mm；MW2-SW2為2.76 mm；MW2-SW1為4.14 mm；MW1-SW2為1.64 mm；MW1-SW1為3.02 mm；SW2-SW1為1.38 mm，則可算得不同緯度時(shí)短中波紅外通道間像元錯(cuò)位數(shù)見表1。

某衛(wèi)星的長(zhǎng)波紅外品字形焦平面組件有長(zhǎng)波紅外譜段4個(gè)，像元尺寸d=40 μm，已知不同譜段間距LW4-LW3為1.12 mm；LW4-LW2為2.76 mm；LW4-LW1為3.88 mm；LW3-LW2為1.64 mm；LW3-LW1為2.76 mm；LW2-LW1為1.12 mm，則可算得不同緯度時(shí)長(zhǎng)波紅外通道間像元錯(cuò)位數(shù)見表2。

由表1、2可知：由于偏流角的影響，在緯度0°～80°間，短中波紅外焦平面組件最大像元錯(cuò)位數(shù)為13.92，相當(dāng)于至少14個(gè)像元的錯(cuò)位，從第15個(gè)像元開始能重疊；長(zhǎng)波紅外焦平面最大像元錯(cuò)位數(shù)為6.53，相當(dāng)于至少7個(gè)像元的錯(cuò)位，從第8個(gè)像元開始能重疊。一般配準(zhǔn)精度指標(biāo)要求小于0.5個(gè)像元，如不進(jìn)行偏流角校正，將會(huì)嚴(yán)重降低通道間配準(zhǔn)精度，影響數(shù)據(jù)的使用。

表1 不同緯度下短中波紅外通道間像元錯(cuò)位Tab.1 Malposition of SWIR/MWIR pixels with different latitude

表2 不同緯度下長(zhǎng)波紅外通道間像元錯(cuò)位Tab.2 Malposition of LWIR pixels with different latitude

3.4 幅寬影響

不對(duì)偏流角進(jìn)行校正時(shí)，幅寬受兩個(gè)因素的影響：一是探測(cè)器的實(shí)際推掃方向與探測(cè)器的穿軌方向不垂直，相當(dāng)于傾斜了偏流角大小的角度進(jìn)行推掃，存在幅寬損失；二是像元錯(cuò)位及重疊像元數(shù)設(shè)計(jì)導(dǎo)致探測(cè)器實(shí)際可用元數(shù)減少，造成幅寬損失。

3.4.1 傾斜推掃損失

若設(shè)計(jì)幅寬為W，則實(shí)際幅寬

(14)

當(dāng)W= 60 km時(shí)，可得W′=59.86 km。

3.4.2 像元錯(cuò)位損失

不對(duì)偏流角進(jìn)行校正時(shí)，同一通道的幅寬拼接可通過提高相鄰探測(cè)器模塊的重疊像元數(shù)解決，但不同通道間的幅寬配準(zhǔn)需考慮通道間像元配準(zhǔn)的影響。令每塊探測(cè)器的穿軌像元數(shù)為n，探測(cè)器模塊數(shù)為k，相鄰探測(cè)器的重疊像元數(shù)為i，每個(gè)探測(cè)器代表的地面像元分辨率為s，最大像元錯(cuò)位數(shù)為m，則有

(15)

取表1的通道間配準(zhǔn)精度結(jié)果，短中波紅外焦平面最大通道間錯(cuò)位像元數(shù)為13.92。該焦平面每個(gè)探測(cè)器模塊短波紅外為1 024元，中波紅外為512元，相鄰探測(cè)器的重疊像元數(shù)短波紅外為48元，中波紅外為24元，共采用3塊探測(cè)器進(jìn)行拼接，每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的空間分辨率短波紅外為20 m，中波紅外為40 m，由式(15)可得W′=57.84 km。

取表2的通道間配準(zhǔn)精度結(jié)果，長(zhǎng)波紅外焦平面最大通道間錯(cuò)位像元數(shù)為6.53元。該焦平面每個(gè)探測(cè)器模塊為512元，相鄰探測(cè)器的重疊像元數(shù)為24元，共采用3塊探測(cè)器進(jìn)行拼接，每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的空間分辨率為40 m，由式(15)可得有W′=57.84 km。

綜合上述分析，偏流角主要通過影響像元錯(cuò)位而影響實(shí)際幅寬。對(duì)偏流角進(jìn)行校正后，偏流角不會(huì)影響品字形探測(cè)器通道間的配準(zhǔn)精度，從而不影響幅寬。

4 結(jié)束語

隨著高分辨率遙感衛(wèi)星的發(fā)展，有越來越多的衛(wèi)星采用了偏流角補(bǔ)償功能。本文根據(jù)偏流角產(chǎn)生的機(jī)理，用軌道要素法推導(dǎo)了一種簡(jiǎn)化的偏流角計(jì)算與補(bǔ)償方法，并分析了不對(duì)偏流角進(jìn)行控制時(shí)偏流角對(duì)品字形拼接探測(cè)器成像的影響。研究表明：根據(jù)偏流角產(chǎn)生的機(jī)理，以純軌道要素作為輸入，推導(dǎo)了一種精度高、計(jì)算量小的偏流角計(jì)算方法，不會(huì)顯著增加星上計(jì)算量，不存在計(jì)算發(fā)散或迭代不收斂問題，可進(jìn)行在軌推廣應(yīng)用；給出了一種不改變常規(guī)3-1-2歐拉姿態(tài)角轉(zhuǎn)序的偏流角補(bǔ)償方法，可大幅借鑒不進(jìn)行偏流角補(bǔ)償?shù)男l(wèi)星控制軟件模塊，能顯著減少軟件代碼編制及測(cè)試工作；分析了不進(jìn)行偏流角補(bǔ)償控制時(shí)，偏流角對(duì)品字形拼接探測(cè)器的像元錯(cuò)位、MTF、通道間配準(zhǔn)精度和幅寬的影響，可作為衛(wèi)星總體分析及是否考慮增加偏流角補(bǔ)償功能的判斷依據(jù)。本文的偏流角計(jì)算方法存在對(duì)大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)誤差較大的缺點(diǎn)，但能通過增加機(jī)動(dòng)偏流角補(bǔ)償算法，減少機(jī)動(dòng)時(shí)的補(bǔ)償誤差。如后續(xù)星上計(jì)算量允許，也可考慮直接利用矢量運(yùn)算法，進(jìn)行大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)的偏流角計(jì)算。

[1] 曲宏松, 金光, 張葉. “NextView 計(jì)劃”與光學(xué)遙感衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué), 2009, 12(6): 468.

[2] 田國(guó)良. 我國(guó)遙感應(yīng)用現(xiàn)狀、問題與建議[J]. 遙感信息, 2003(2): 2-5.

[3] 楊樺, 郭悅, 伏瑞敏. TDICCD的視場(chǎng)拼接[J]. 光學(xué)技術(shù), 2003, 29(2): 226.

[4] 張星祥, 任建岳. TDICCD焦平面的機(jī)械交錯(cuò)拼接[J]. 光學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 26(5): 740-745.

[5] 岳慶興, 邱振戈, 賈永紅. TDI CCD相機(jī)動(dòng)態(tài)成像對(duì)

幾何質(zhì)量的影響分析[J]. 測(cè)繪科學(xué), 2012, 37(3): 14.

[6] 陳黎， 翟林培， 李友一. 基于航空遙感器像移補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法的研究[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制, 2009, 17(1): 154-155.

[7] 陳梁， 劉春霞， 龔惠興. 極軌星載TDICCD相機(jī)的像移及恢復(fù)算法研究[J]. 遙感學(xué)報(bào), 2002, 6(1): 35-36.

[8] 張大偉， 溫淵， 薛孝補(bǔ)， 等. 衛(wèi)星偏流角的矢量計(jì)算方法研究[J]. 上海航天, 2016, 33(3): 11-16.

[9] 李偉雄， 徐抒巖， 閆得杰. 影響空間相機(jī)偏流角估值誤差的參數(shù)[J]. 紅外與激光工程, 2011, 40(8): 1530-1537.

[10] 朱興鴻, 邸國(guó)棟, 陸春玲. 一種遙感衛(wèi)星偏流角修正的仿真分析方法[J]. 航天器工程, 2013， 22(1): 39-43.

[11] 樊超, 李英才, 易紅偉. 空間相機(jī)中的偏流角分析[J]. 紅外與激光工程, 2006, 35(S2): 216-220.

Drift Angle Compensation Study of Interleaving Assembly Focal Plane

WEN Yuan, ZHANG Da-wei

(Shanghai Institute of Satellite Engineering, Shanghai 201109, China)

The drift angle compensation of interleaving assembly focal plane for TDI-CCD scanning in remote sensing satellite was studied in this paper. A simple and reliable method of computation and compensation of drift angle was given by orbit elements method. The Euler angle calculated after the drift angle had been compensated was used as the control target to input into closed loop for control, which could avoid the influence of the turn order of three Euler angle. The influences of drift angle compensation on pixel malposition, modified transfer function, registration and swath were analyzed. It was found that the pixel malposition in cross-track could be eliminated, the pixel malposition in along-track could not be eliminated, MTF in cross-track and along-track could both be eliminated, and the drift angle had no influence on swath after the drift angle compensated. And it was also found that the registration accuracy would be affected seriously if the drift angle had not be compensated. The method proposed was simple and clear which was valuable in engineering.

remote sensing satellite; TDI-CCD scanning; drift angle; interleaving assembly; compensation; pixel malposition; modified transfer function; registration; swath

1006-1630(2017)02-0127-07

2016-07-25；

2016-09-27

溫 淵(1987—)，男，碩士，主要研究方向?yàn)樾l(wèi)星軌道、姿態(tài)動(dòng)力學(xué)與控制及衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)。

V445.8

A

10.19328/j.cnki.1006-1630.2017.02.014