高分辨率卫星颤振探测补偿的关键技术方法与应用

卫星平台颤振是高分辨率卫星在轨运行普遍存在的复杂现象,会影响卫星的测图精度和成像质量。本文提出了综合多传感器数据处理的卫星颤振探测与补偿技术方法,根据多光谱影像、三线阵影像、密集地面控制和姿态测量数据进行了颤振探测,采用像方补偿和姿态补偿两种方式进行了颤振补偿。利用本文提出的技术对资源三号卫星的平台颤振问题进行了处理和分析,试验结果验证了所提出的方法用于颤振探测与补偿的有效性与可靠性。颤振变化规律分析表明资源三号卫星颤振的频率保持在0.6~0.7Hz的范围内,而颤振幅值从在轨早期的1个像素下降到0.4个像素以下并趋于平稳。     

北京1号小卫星遥感器性能在轨测试

北京1号小卫星是中国第一颗实用型对地观测微小卫星,也是"国际灾难监测星座(DMC)"的第五颗星,该卫星于2005年10月27日在俄罗斯发射成功,设计寿命5年.在北京1号小卫星发射成功后,中英双方开始对卫星进行在轨测控和调试.在分析光学遥感器成像模型基础上,参考国际典型卫星在轨测试内容和北京1号卫星的特点,提出了北京1号小卫星在轨测试的内容、指标体系和技术方法,全面评价了北京1号小卫星的辐射性能、几何性能、光谱性能和图像综合质量,评价结果表明北京1号小卫星具有良好的性能.     

空间碎片探测卫星成像CCD的在轨辐射效应分析

电荷耦合器件(CCD)是卫星应用的主流成像器件,其受空间辐射环境影响易产生辐射效应,导致卫星成像性能退化,因此CCD的在轨辐射效应分析对卫星在轨风险评估、在轨维护具有重要意义。针对空间碎片探测试验卫星成像CCD在轨出现的辐射效应,通过在轨图像数据计算,对辐射作用于CCD导致的瞬时效应、热像素、电离总剂量效应和位移损伤进行了估算。分析认为瞬时效应主要源于南大西洋异常区内高能质子入射器件导致的瞬间电离作用;热像素源于质子辐射导致的单个像素位移损伤,且数量随着在轨时间的累积不断增加,与瞬时效应无明显的相关性;在轨初期累积的电离总剂量效应和位移损伤并不突出;热像素是影响探测器光电探测性能的主要问题,在较低粒子注量时就比较显著。上述工作为卫星在轨风险评估与运行管理收集了数据依据,并初步形成了针对在轨运行光电探测载荷辐射效应分析方法,可为天基目标探测卫星成像器件的在轨辐射效应分析、抗辐射设计提供参考。     

在轨导航卫星的性能监测

随着全球卫星导航系统(GNSS)在国家安全、经济及社会发展中的作用越来越显著,各个卫星导航系统均通过不断发射卫星,保持足够数量的卫星在轨正常运行,从而确保系统对外提供连续的导航定位服务.随着在轨运行时间的不断增长,导航卫星设备出现故障或工作异常的概率也将逐渐增大,针对在轨导航卫星出现的常见故障,提出在轨导航卫星的性能监测需要对卫星运行的空间环境、卫星钟性能进行实时监测和预报,并对导航信号、卫星有效载荷重点参数进行监测和分析,同时对相应内容的监测方法进行了论述.     

CBERS-02B卫星WFI成像在轨MTF估算与图像MTF补偿

基于高分辨率图像对比法, 利用同一卫星平台上空间分辨率19.5m的CCD相机图像对CBERS-02B卫星上空间分辨率为258m的 WFI成像仪图像进行在轨MTF(modulate transfer function)测量, 获得WFI(wide field imager)相机沿轨、跨轨与45o方向的MTF曲线, 并计算出3个方向的线扩展函数LSF(line spread function), 获得3个方向的有效半带宽。结果表明WFI相机红波段跨轨、沿轨与45o方向的有效半带宽, 即有效瞬时视场, 分别为1.188, 1.165与1.281个像元, 近红外波段为1.258, 1.195与1.326个像元。基于获得的MTF, 利用维纳滤波法对WFI图像进行补偿, 部分恢复了WFI图像的细部信息。     

卫星在轨颤动检测的可行性研究

卫星在轨颤动检测对CCD相机成像质量检测具有决定性,对图像应用潜力也是决定性的。利用快速小面阵CCD获取图像序列,提取任意时刻的参考图像与颤动图像进行SIFT初定位,利用RANSAC剔除SIFT位存在的粗差,结合图像运动模型,解算颤动状态参数。通过实验论证,此种方法检测在轨颤动是可行的、有效的。     

TDI-CCD在轨成像质量MTF数值模拟

在研究卫星总体参数对TDICCD推扫成像调制传输函数MTF（Modula Transfer Function, MTF）影响关系的基础上,提出了一套模拟卫星在轨成像MTF下降的技术方法。通过这套模拟方法，建立了卫星总体参数与在轨成像质量MTF下降之间的关系，为用户根据对遥感图像质量MTF指标的需求来确立对卫星主要总体参数的要求提供了分析手段。     

遥感卫星在轨机场变化检测方法

针对机场飞机变化检测时效性要求高的特点,提出了遥感图像在轨变化检测的方法。该方法利用遥感卫星前后两幅机场图像,通过SURF方法配准并进行仿射变换,然后利用显著目标检测方法缩小目标检测区域,最后利用本文提出的圆周信息匹配方法,将二维图像匹配转换为一维信息检测的问题,实现对飞机的检测。利用前后两轨卫星遥感图像进行了试验,仿真结果表明,配准精度达到1个像素,能准确检测出飞机目标,说明该方法能准确高效地检测出机场飞机变化信息。     

一种遥感图像信噪比评估和度量准则

对遥感图像信噪比的研究,能够很好地反映在轨运行的不同卫星遥感器辐射性能的变化与衰退情况。由于在轨成像环境的差异,如果直接比较不同遥感图像间的信噪比关系,将与实际结果产生较大分歧。通过对遥感图像进行图像块划分、匀值图像块选取以及图像灰度值与成像时传感器入瞳辐亮度的关系转换,提出一种遥感图像间信噪比的评估和度量准则,以进行不同遥感图像信噪比的比较,实现全自动的信噪比评估及度量。并对我国卫星传感器在不同时期所成图像信噪比的关系进行分析,验证该信噪比评估和度量准则的可靠性。     

双镜头镶边处理的"风云四号A星"闪电成像仪在轨几何定标

风云四号A星FY-4A上搭载的新型闪电成像仪LMI能够从静止轨道高度监测和跟踪覆盖东亚大陆大部分地区的闪电活动.LMI使用双镜头设计,在轨成像过程中存在镜头分离误差与内外定向误差,高精度在轨几何定标是确保FY-4A/LMI数据应用的关键所在.使用在轨匹配的控制数据,采用镶边匹配处理技术将FY-4A/LMI内外定标参数与镶边参数一并求解,纠正FY-4A/LMI两个镜头之间指向上的不一致.实验结果表明,相较于直接定位、使用控制点进行分镜头几何定标,FY-4A/LMI使用双镜头镶边匹配处理算法,在轨几何定标的图像定位精度分别从13像元、2像元提升至1.5像元以内,镶边匹配几何定标方法已被广泛应用于FY-4A/LMI图像定位业务化系统的在轨处理.