[发明专利]一种卫星动态时变摆扫倍增积分时间的方法

说明书

一种卫星动态时变摆扫倍增积分时间的方法涉及空间光学卫星动态成像领域，本发明的实现方法如下：首先将卫星俯仰指向一定角度，建立多倍积分时间对应的像面移动速度矢量模型，然后计算一定俯仰角下多倍积分时间的卫星动态机动角速度，实现卫星动态机动消减推扫速度多倍提升成像积分时间。该方法在不改变高分相机固有光学参数的条件下，大幅多倍提升常规推扫成像积分时间。通过建立不同俯仰角下卫星动态实时变速机动与推扫成像像移速度间的函数关系，实现卫星姿态的实时机动速度消减推扫成像过快地速，完成像面推扫像移速度的降低，达到相机成像积分时间提升并保持不变的目的，大幅提高相机成像质量。

技术领域

本发明涉及空间光学卫星动态成像领域，具体涉及一种卫星动态时变摆扫倍增积分时间的方法。

背景技术

空间光学遥感发展至今，高分辨率成像与高信噪比成像一直以一对矛盾体并存，人们在改变空间相机的焦距来提高对地分辨力的同时，使用多级积分感光器件来提升成像信噪比。现有技术虽然可以通过改变空间相机的内部参数焦距来提高对地分辨力，但对常规推扫成像方式来说，增大相机的焦距会产生光学系统的F数过大，成像积分时间较短，地面速度过快，系统能量不足，成像信噪比严重下降等问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种卫星动态时变摆扫倍增积分时间的方法，在卫星常规推扫成像的基础上，通过建立不同俯仰角下卫星动态实时变速机动与推扫成像像移速度间的函数关系，实现卫星姿态的实时反向机动消减推扫成像过快地速，完成像面推扫像移速度的降低，达到空间相机成像积分时间延迟并保持不变的目的。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种卫星动态时变摆扫倍增积分时间的方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：卫星在常规推扫成像扫描过程中，卫星成像积分时间为：其中，卫星对地飞行速度为：将卫星对地飞行速度映射至像面后，可得卫星像面移动速度为：卫星成像积分时间为：

其中，地球半径为R，地球质量为M，卫星高度为H，万有引力系数为G，μ＝GM，V_地为卫星对地飞行速度，V_像为像面移动速度，a为CCD像元尺寸，f为相机焦距，T_l为推扫成像积分时间；

步骤二：卫星在摆扫成像扫描过程中，卫星成像积分时间多倍提升，CCD像面始终与光轴成垂直关系，地速为地面的切向速度，卫星成像积分时间为：其中卫星的俯仰角为φ时，对应的像面移动速度为：V_地'为地面切向速度的分速度；

步骤三：当卫星在摆扫成像扫描过程前扭转一俯仰角θ，在扫描过程中卫星沿着θ到-θ往复运动，L是卫星对地的距离，卫星摆扫线速度为

对应的像面移动速度V_像为根据积分时间和像面移动速度的对应关系，可得卫星动态时变机动角速度可由下式计算，

推导得到γ为V_地方向与卫星回扫线速度方向夹角。

本发明的有益效果是：本发明不需要改变高分相机固有光学参数，就可以实现多倍提升常规推扫成像积分时间，解决高分辨相机多级成像能量或信噪比不足的问题，大幅提高成像质量。

附图说明

图1常规推扫成像时间示意图。

图2本发明卫星消减推扫速度物像对应关系图。

图3本发明卫星消减推扫速度的动态机动示意图。

图4本发明星消减地速成像时间示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

一种卫星动态时变摆扫倍增积分时间的方法，该方法包括如下步骤：