[发明专利]一种高频颤振扰动光学TDI相机成像的模拟系统

说明书

本发明一种高频颤振扰动光学TDI相机成像的模拟系统包括气浮高频测量台、执行机构、执行机构控制器、动态靶标、成像模拟源、TDI CCD相机和计算机，其中执行机构安装在气浮高频测量台上；执行机构控制器用于设定执行机构的预设转速，执行机构在气浮高频测量台上高速运转；颤振传感器进行颤振数据采集并输出颤振采集数据至成像模拟源；保持TDI CCD相机固定，动态靶标在隔振台上做一维运动，TDI CCD相机采集理想的靶标像；成像模拟源输出混合高频颤振的靶标像；计算机进行像质比较分析。本发明模拟卫星在轨飞行时产生的高频颤振曲线，经仿真模拟执行机构不同振幅和频率对高分辨率相机的成像扰动，进而为分析星上高频颤振环境如何扰动高分TDI CCD相机成像提供支持。

技术领域

本发明涉及空间光学遥感技术领域，特别是涉及一种高频颤振扰动光学TDI相机成像的模拟系统。

背景技术

光学TDI CCD由于其积分成像的特性，能够在低照度的环境下获得信噪比较高的图像，同时还兼具高灵敏度的优点，因而被广泛应用于高分辨率、高精度的空间相机中。但与此同时，高分辨率遥感器的成像质量对卫星上各个部件的随机颤振也越来越敏感，由于其运动的不确定性，在此过程中产生的像移对TDI CCD成像的影响非常复杂。对于TDI CCD，一旦光生电荷包的转移与焦面上图像的运动不同步，就会导致图像模糊和扭曲。

卫星在轨飞行时，产生颤振的原因主要包括：太阳翼驱动机构、力矩陀螺、卫星姿态的改变和飞轮等。根据颤振频率特性的差别，星上随机颤振可以分为高频颤振、低频颤振，各种颤振对成像质量影响也各不相同。卫星上的高速执行部件在工作时主要产生频率较高、幅值大小不一的高频颤振，高频颤振导致TDI CCD像质急剧退化，因此，对其影响的机理研究非常重要。高频颤振导致光学相机等载荷视轴在积分时间内表现为随机晃动，当这个晃动超出一定范围，原本理想情况下集中在一个像元内的光能被分散到周围的像元，从而导致成像质量下降，从图像上表现为成像模糊扭曲，图像的高频空间频率信息损失较大。国内外相关研究领域主要集中在高频颤振隔离、像质复原等，缺乏一种专门针对高频颤振扰动高分辨率光学TDI成像的模拟系统，无法为高分辨率空间相机成像质量的分析提供有力指导。

发明内容

基于此，为解决高分光学卫星在轨清晰成像对高频颤振的抑制问题，为高分辨率空间相机成像质量的分析提供指导，本发明提供一种高频颤振扰动光学TDI相机成像的模拟系统。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种高频颤振扰动光学TDI相机成像的模拟系统，包括气浮高频测量台、执行机构、执行机构控制器、动态靶标、成像模拟源、TDI CCD相机和计算机；

所述执行机构安装在所述气浮高频测量台上，所述执行机构与所述执行机构控制器连接，且所述执行机构在所述执行机构控制器的控制下能够进行高速转动；

所述气浮高频测量台上设有颤振传感器，所述颤振传感器与所述成像模拟源连接，当所述执行机构在预设转速下进行高速转动时，所述颤振传感器进行颤振数据采集并输出颤振采集数据至所述成像模拟源；

保持所述TDI CCD相机固定不动，所述动态靶标在隔振台上做一维运动，所述TDICCD相机采集所述动态靶标的理想的靶标像，并将所述理想的靶标像分别发送至所述成像模拟源和所述计算机；

所述成像模拟源根据所述颤振采集数据生成高频颤振曲线，并根据所述高频颤振曲线和所述理想的靶标像模拟所述TDI CCD相机多级积分成像过程，并输出混合高频颤振的靶标像至所述计算机；

所述计算机对所述理想的靶标像和所述混合高频颤振的靶标像进行像质比较分析。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：