[发明专利]一种空间光学相机成像链路仿真方法及其系统

权利要求书

1.一种空间光学相机成像链路仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

分析基于轨道参数和相机参数的指标体系；其中，所述指标体系包括动态成像能力、成像信噪比、动态成像范围；

以所述指标体系为设计目标，优化预设光机结构初始仿真模型，构建光机结构仿真模型；

设置数据接口，通过所述数据接口实现所述光机结构仿真模型中的光机结构仿真数据转换为光学系统数据；

根据所述光学结构仿真模型和所述光学系统数据，预测分析光学性能。

2.根据权利要求1所述的空间光学相机成像链路仿真方法，其特征在于，所述动态成像能力包括地面分辨率、成像幅宽、区域覆盖能力。

3.根据权利要求2所述的空间光学相机成像链路仿真方法，其特征在于，所述地面分辨率满足以下公式：

其中，GSD为地面分辨率；a为探测器像元尺寸；f为空间光学相机的焦距；H为卫星轨道的高度。

4.根据权利要求2所述的空间光学相机成像链路仿真方法，其特征在于，所述成像幅宽满足以下公式：

S_w＝2×H×tan(ω)；

其中，S_w为成像幅宽；H为卫星轨道的高度；ω为空间光学相机的半视角。

5.根据权利要求2所述的空间光学相机成像链路仿真方法，其特征在于，所述区域覆盖能力满足以下公式：

SD＝R×β；

S_area＝2π×R²×(1-cosβ)；

其中，SD为侧摆条件下星下点可覆盖幅宽；β为地心角；α为侧摆角，R为地球半径，H为卫星轨道的高度；S_area为星下点覆盖面积。

6.根据权利要求1所述的空间光学相机成像链路仿真方法，其特征在于，所述成像信噪比满足以下公式：

其中，SNR为成像信噪比；S_e-为信号电子数；N_R为探测器的读出噪声；D_e-为探测器输出信号电子数；M为时间延迟积分级数。

7.根据权利要求6所述的空间光学相机成像链路仿真方法，其特征在于，所述信号电子数满足以下公式：

其中，A_d为探测器单个像元的面积；M为时间延迟积分级数；t_int为探测器的积分时间；F^#为光学系统的焦比；L(λ)为地面目标辐射在入瞳处产生的光谱辐射亮度；τ_o(λ)为光学系统的光谱透过率；η(λ)为探测器在波长λ处的量子效率；h为普朗克常数；c为真空中的光速；λ₁为空间光学相机工作波段的波长下限；λ₂为空间光学相机工作波段的波长上限。

8.根据权利要求1所述的空间光学相机成像链路仿真方法，其特征在于，所述根据所述光学结构仿真模型和所述光学系统数据，预测分析光学性能之后，还包括：输出光学性能参数；其中，所述光学性能参数包括光学表面面形参数和刚体位移参数。

9.一种空间光学相机成像链路仿真系统，其特征在于，包括：

分析模块，用于分析基于轨道参数和相机参数的指标体系；其中，所述指标体系包括动态成像能力、成像信噪比、动态成像范围；

构建仿真模型模块，用于以所述指标体系为设计目标，优化预设光机结构初始仿真模型，构建光机结构仿真模型；

数据转换模块，用于设置数据接口，通过所述数据接口实现所述光机结构仿真模型中的光机结构仿真数据转换为光学系统数据；

预测模块，用于根据所述光学结构仿真模型和所述光学系统数据，预测分析光学性能。

10.根据权利要求9所述的空间光学相机成像链路仿真系统，其特征在于，还包括：输出模块，用于输出光学性能参数；其中，所述光学性能参数包括光学表面面形参数和刚体位移参数。