[发明专利]光学卫星成像系统及成像方法

说明书

本发明提供了一种光学卫星成像系统及成像方法，所述光学卫星成像系统包括探测器、快反镜及中央处理单元，其中：所述探测器利用面阵相机进行成像，所述成像采用对称空心视场进行连续扫描实现成像，使探测器相邻两次扫描成像的区域之间无缝隙，从而实现大区域观测；所述快反镜在所述面阵相机的成像光路中转动以补偿连续扫描造成的平动像移；所述中央处理单元根据所述平动像移控制所述快反镜的摆动角度。本发明通过空心对称视场设计可以减去视场中间空白区域的探测器，从而减少探测器数量，降低工程实现的成本。

技术领域

本发明涉及卫星探测技术领域，特别涉及一种光学卫星成像系统及成像方法。

背景技术

对于光学卫星视场大小和分辨率存在制约关系，两者通常无法兼顾。随着卫星分辨率越来越高，其区域成像能力随着分辨率的升高而不断降低，在很大程度上限制了其应用效能。针对中高轨卫星有两个原因会进一步导致其效能降低。

首先，针对的中高轨卫星，要达到米级成像精度，所需要的像元数量是巨大的。例如中高轨卫星10米的分辨率，一个像元对应的地面的10m²的方形区域。假设相机的视场角为3.1°，则相机需要的像元个数计算如下。

面阵相机对应的视场直径L为L＝θ·H，

其中θ为视场角，H为轨道高度，则有：

视场面积S为

需要的像元数目n＝2.978×10¹⁰个，即29.78G个像元，数目巨大。假设每个探测器含有1024×1024个像元，则需要28400个这样的探测器。

另外，成像分辨率需求高，导致卫星成像过程的稳定性要求更高。例如4米分辨率的卫星，成像稳定性分析如下。积分时间内像元的偏移量Δl不超过像元的四分之一，即1米。

Δl＝ω_l·Δt·H

其中Δt为积分时间为0.01秒，ω_l为成像积分过程的角速度，H为轨道高度36000km。

可计算得到ω_l为1.6×10^-4°/s，即姿态稳定性要求为1.6×10^-4°/s，稳定性控制需求极高。

以上两个难题即数据巨大的探测器，极高的成像稳定性需求，使卫星设计的工程实现性很难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学卫星成像系统及成像方法，以解决现有的中高轨卫星成像精度较高时，所需的像元数量太大的问题。

本发明的目的还在于提供一种光学卫星成像系统及成像方法，以解决现有的中高轨卫星成像精度较高时，视场小的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光学卫星成像系统，所述光学卫星成像系统包括探测器、快反镜及中央处理单元，其中：

所述探测器利用面阵相机进行成像，所述成像采用对称空心视场进行连续扫描实现成像，使探测器相邻两次扫描成像的区域之间无缝隙；

所述快反镜在所述面阵相机的成像光路中转动以补偿连续扫描造成的平动像移；

所述中央处理单元根据所述平动像移控制所述快反镜的摆动角度。

可选的，在所述的光学卫星成像系统中，所述对称空心视场包括圆环形空心视场或方环形空心视场；

所述面阵相机采用在同一方向上连续扫描的方式将所述对称空心视场中间的空白区域填充，形成最终视场；所述最终视场的覆盖区域为所述对称空心视场垂直扫描方向的外轮廓行经区域。