[发明专利]一种光学卫星环扫超宽幅成像方法

说明书

一种光学卫星环扫超宽幅成像方法，属于卫星成像技术领域。解决了低轨小卫星米级分辨率，无法满足千公里级成像覆盖宽度的问题。本发明根据在垂直卫星飞行方向上的地面成像覆盖所需要的宽度W和卫星轨道的高度h，计算面阵相机最外侧视场与卫星对地指向轴之间角度θ₁；根据面阵相机最外侧视场与卫星对地指向轴之间角度θ₁将面阵相机安装在卫星的侧面；根据卫星的探测器的最小曝光时间T和所述卫星的最差地面像元分辨率r，计算卫星允许的最大旋转角度ω_max；择卫星旋转速度ω<ω_max，卫星旋转速度ω设置为卫星对地的自转速度，令面阵相机相邻两次环扫成像的区域之间无缝隙，实现光学卫星环扫超宽幅成像。本发明适用于光学卫星环扫超宽幅成像。

技术领域

本发明属于卫星成像技术领域。

背景技术

卫星成像主要包括：面阵成像、推扫成像。面阵成像采用面阵的电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)，一次收集一幅图像。推扫成像采用线阵CCD，一般是通过将用于成像的探测器安置在垂直于卫星的飞行方向上，卫星向前飞行的时候，一次收集一行图像。图像的范围大小依据探测器中CCD的视场范围而定，在光学像机的视场范围一定的情况下，光学成像卫星的成像分辨率与幅宽相互制约。通常面阵相机受视场角限制，成像幅宽较窄。目前通用的光学遥感卫星成像方法，采用多个CCD拼接、多台面阵相机组合或者同时增大面阵相机侧摆能力增大成像范围。其中面阵相机侧摆只能增加可以成像的区域，不能增加图像覆盖范围。多个CCD拼接、多台面阵相机组合等方法一定程度上能够增大图像覆盖范围，但是这些方法都大大增加卫星的体积、重量和功耗等，同时也受到其他限制，不能任意拼接。上述技术方案都针对卫星静态成像，无法满足低轨小卫星平台、米级分辨率、千公里级覆盖宽度的成像要求。

发明内容

本发明是为了解决低轨小卫星米级分辨率，无法满足千公里级成像覆盖宽度的问题，提出了一种光学卫星环扫超宽幅成像方法。

本发明所述一种光学卫星环扫超宽幅成像方法，该方法基于探测器、处理器和存储器实现；探测器：用于成像，采用面阵相机实现，处理器；用于成像处理，并将处理后的信号发送至存储器进行存储，存储器，用于存储处理器发送的处理后的图像；

光学卫星环扫超宽幅成像方法的具体步骤为：

步骤一、根据在垂直卫星飞行方向上的地面成像覆盖所需要的宽度W和卫星轨道的高度h，计算探测器最外侧视场与卫星对地指向轴之间角度θ₁；根据面阵相机最外侧视场与卫星对地指向轴之间角度θ₁将探测器安装在卫星的侧面；

步骤二、根据卫星上探测器的最小曝光时间T和所述卫星上探测器的最差地面像元分辨率r，计算卫星允许的最大旋转角度ω_max；

步骤三、选择卫星旋转速度ω&lt;ω_max，计算探测器在卫星飞行方向的地面成像幅宽L₁；

步骤四、根据探测器拍照频率f和步骤三所述的探测器在卫星飞行方向的地面成像覆盖宽度L₁，计算探测器在垂直卫星飞行方向的地面成像幅宽L₂；

步骤五、利用步骤三所选择卫星旋转速度ω设置为卫星对地的自转速度，令探测器相邻两次环扫成像的区域之间无缝隙，实现光学卫星环扫超宽幅成像。

本发明在常规卫星面阵成像的基础上，探测器光轴与卫星对地指向轴之间设置一定角度，照相时整星绕对地指向轴按固定角速度旋转，探测器按照特定的拍照频率成像。由于卫星飞行和自旋，面阵相机在地面成像为带有一定宽度的螺旋条带。卫星旋转一周时间内在飞行方向上走过的距离小于螺旋带宽度，就可以保证无缝拼接，那么探测器在地面扫过一个比较宽的条带，从而实现超宽覆盖成像。

附图说明