TDI行积分时间跳变对视差的影响及纠正方法

TDI-CCD相机是当今高分辨卫星系统的主要成像载荷。由于TDI的特殊成像机理,为了确保图像清晰,需要在轨实时调整每一行积分时间。这里以天绘一号多片交错式TDI-CCD高分辨相机为研究对象,推导了行积分时间跳变与相邻CCD重叠区同名点视差变化的关系,表明由于行时跳变造成的同名点错位最大可达6像素。针对存在行时跳变的卫星影像,可以在沿轨方向以行时均衡为标准进行一维重采样,实验表明该方法可以较好地消除行时跳变造成的视差错位,从而为高精度的影像拼接创造条件。     

集群环境下星载线阵相机成像光线追踪模拟

为了精确模拟卫星的成像效果,服务于卫星指标参数论证以及地面系统设计,该文在分析常用卫星模拟方法的基础上,基于多核SMP集群架构,选择利用光线追踪原理,同时依据星载TDI-CCD线阵相机的特有成像模型,通过使用时间-空间积分方法对卫星成像过程进行模拟,得到了高分辨率的星载线阵相机模拟影像。实验结果表明该方法能有效地模拟卫星遥感影像的成像过程,其模拟影像数据可以应用于遥感成像卫星前期指标论证设计中。     

今后十年的国外微波遥感计划及新技术概况

1985年前,微波遥感借助Mariner2,Cosmos243,Nimbus-5、6、7,Skylab EREP,Seasa及STS-2,STS-17等卫星或航天飞机平台,在行星天文、大气层、地质和考古、水文、植被特性、极区冰层以及海洋等研究方面,已取得很大成绩.微波遥感所用的频段,目前已从L波段的1.3GHz(Seasat卫星上的合成孔径雷达及航天成像雷达SIR-A/B)延伸     

遥感视频卫星应用展望

目前遥感技术发展迅速,人类逐步进入了以高时间分辨率、高光谱分辨率和高空间分辨率为特征的对地观测新时代。视频卫星的出现为遥感实时对地观测提供了新的契机,契合未来遥感即时商业发展的需求。首先总结视频卫星的国内外发展现状和趋势,介绍视频卫星的成像原理,对比视频卫星的滚扫式成像模式与传统卫星的推扫式成像模式的差异,展望了视频卫星未来在大型商业区车辆实时监测、自然灾害应急快速响应、重大工程监控和军事安全等4个重点领域的应用潜力。     

语义描述驱动的启明星一号自主任务规划方法

卫星任务规划是合理配置卫星资源,获取有效数据的重要途径。针对启明星一号卫星在无用户观测需求时存在的资源浪费问题,提出一种语义描述驱动的启明星一号自主任务规划方法。首先通过分析对地观测目标的特征及其对遥感数据的需求特点,构建了全球任务语义描述模型,为卫星的自主任务规划提供了基础数据库。然后基于该描述模型,设计了一种卫星自主任务规划方法,通过构建任务规划模型,能够实现对高价值目标的自主规划,提高卫星数据获取效率,最大程度地发挥卫星的在轨应用价值。最后基于启明星一号对该模型进行了方案验证,证明了该方法的可行性,可适用于不同类型遥感卫星,在未来遥感星群实时智能服务应用中能够发挥一定的价值。     

列式鲁棒主成分分析的高光谱遥感异常探测

传统的基于鲁棒主成分分析的高光谱异常探测模型中,稀疏异常矩阵假设为非低秩且其非零元素满足随机分布条件。这导致稀疏矩阵的非零元素影响低秩背景矩阵的估计,进而制约背景信息和异常信息的有效分离。提出列式鲁棒主成分分析的异常探测方法,改进异常矩阵为列稀疏条件来解决上述问题。该方法分解高光谱影像2维矩阵为低秩背景矩阵,列稀疏异常矩阵和噪声矩阵,松弛目标方程为凸优化问题,并采用非精确增强拉格朗日乘子算法来求解得到列稀疏异常矩阵的最优估计。最后,对稀疏异常矩阵中所有列的L2范数值进行阈值分割来探测得到异常像元。利用两个高光谱影像数据集,对比5种主流的异常探测方法来验证提出方法的有效性。实验结果表明,列式鲁棒主成分分析方法优于包括传统鲁棒主成分分析模型在内的5种异常探测方法,且计算效率适中。     

舰船目标运动状态光学卫星视频监测与估计

光学卫星视频能够进行动目标连续监视，已成为当前研究热点。但目前多数研究仅针对基于视频像方的目标检测、跟踪及轨迹提取等方面，没有充分利用卫星载荷成像几何模型进行物方运动状态定量估计和精度验证。因此，本文提出一种基于光学卫星视频的舰船目标运动状态定量估计方法，首先对卫星视频首帧进行精确定向；然后通过帧间稳像方法得到背景稳定的视频帧序列，在此基础上，针对正框目标跟踪方法定位精度低的问题，提出一种顾及旋转和尺度变化的舰船稳健跟踪方法进行目标跟踪；最后进行物方映射并估计目标运动轨迹、速度和方向。利用吉林一号光学视频卫星开展星海同步观测试验。实测结果表明，稀疏控制条件下的舰船目标几何定位精度为1.60 m,速度估计精度为0.18 m/s,方向估计精度为4.05°,相比同类方法具有显著提升，证明了本文方法的有效性和可行性。     

高光谱目标探测中的空间和光谱尺度效应

高光谱遥感目标探测主要利用目标和背景的光谱特征差异进行目标识别。一般情况下,影像的空间和光谱分辨率越高,探测效果越好。但多数情况下空间和光谱分辨率难以同时满足需求。针对该问题,本文利用Field Imaging Spectrometer System(FISS)地面高光谱成像仪器,通过在稀疏草地上布设人工绿色目标,研究了目标和背景光谱相似情况下,单一均匀背景下小目标探测问题,提出空间和光谱尺度定量分析方法,得到目标探测适用的空间和光谱尺度。结果表明:(1)利用FISS高光谱仪器进行人工目标探测,所需的空间分辨率约为目标尺寸的2倍以内;(2)当光谱分辨率优于40 nm时,目标和背景的两个主要特征:反射峰的位置和波段趋势差异均可被描述,在原始空间分辨率5倍(0.85 cm)以内,探测精度可以达到0.94以上。由于反射峰间距20 nm,当光谱分辨率低于40 nm时,该特征消失,造成探测精度的下降;(3)当光谱分辨率低于40 nm时,选取目标、背景光谱特征差异较大的波段可提高探测的有效性,在舍弃目标背景相似波段后,探测精度上升,得到本实验的最佳波段组合为红、绿、蓝、黄及红边波段。     

一种面向区域目标的敏捷成像卫星单轨调度方法

针对传统卫星调度方法难以满足应急观测强时效性的问题,提出一种针对敏捷成像卫星的调度方法。首先动态计算敏捷卫星观测摆角、幅宽和持续时间,再以平行条带分割区域目标,获得最小姿态调整时间;在此基础上,设计等步长搜索算法求解对区域目标的最佳观测点。构建了包含4颗敏捷成像卫星的STK仿真场景,仿真结果说明该方法在提高观测目标覆盖率的同时减少了获取影像的时间。     

稀疏场景目标的距离像峰值聚类分割成像方法

针对海面舰船等具有一定空间稀疏性的合成孔径雷达成像场景,提出了一种稀疏场景目标的距离像峰值聚类分割成像方法。首先采用小波降噪算法对SAR原始回波数据进行预处理,通过距离压缩和距离徙动校正获得不同观测位置的距离像,利用基于二阶差分算子的快速峰值检测算法检测距离像峰值点,对峰值检测结果距离维聚类后方位向成像,实现了距离向能量区间稀疏目标的分割成像;对峰值检测结果距离-方位二维聚类后方位向成像,实现了距离向能量区间与方位向合成孔径时间无耦合稀疏目标的分割成像。仿真结果表明,对海面舰船等具有空间稀疏性的成像场景,所提方法能够实现目标的有效分割成像,不仅在完整保留目标回波信息的同时大幅度地降低了方位向压缩的运算量,而且分割成像结果更有利于目标的快速识别。     

随机介质遮蔽条件下的雷达成像方法效能比较

为了综合分析受随机介质遮蔽目标雷达成像方法效能,本文系统比较了随机介质参数（散射厚度与吸收厚度）、天线布局方式（稀疏阵列的天线阵元间距及空间分布）对合成孔径雷达SAR、时间反转TR以及时间反转—多重信号分类TR-MUSIC这3种典型方法成像效能的影响。结果表明TR-MUSIC表现最优,SAR次之,TR较弱。随着光学厚度或单次散射反照率的增大,3种成像方法效能均发生退化,但TR-MUSIC总体而言相对受影响最弱。散射厚度是造成成像效能退化的主要原因,而吸收厚度的影响较为微弱。根据稀疏阵列下成像方法效能比较结果,利用TR-MUSIC可以抑制栅瓣特性的优势,使用特殊布局的天线可以同时降低雷达系统复杂度和减弱杂波信号,进而改善成像结果。本研究可为提高受随机介质遮蔽目标的雷达成像质量提供理论支撑。     

“嫦娥一号”卫星摄影测量综述

本文介绍了在“嫦娥一号”月球探测工程中,为实现对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图的科学目标,西安测绘研究所的科研人员所做的科学研究工作,阐述了“嫦娥一号”工程涉及到的摄影测量理论、技术和方法,展示了“嫦娥一号”卫星的摄影测量研究成果和月球影像的数据处理结果,提出了深入进行月球探测的建议,为读者了解我国探月卫星的摄影测量现状,提供基本参考。     

一种基于改进PSO算法的高时间分辨率遥感卫星星座优化设计方法

针对定位、导航、授时、遥感、通信一体的天基信息实时服务系统对遥感信息高时间分辨率获取的需求,提出了基于改进粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法的遥感卫星星座优化设计方法。基于6N和3+4P星座构型,以重访时间间隔作为优化目标,采用改进的PSO算法对星座优化模型进行求解,分别针对全球覆盖和区域覆盖任务进行了仿真对比试验。仿真结果表明,提出的方法适用于低轨遥感卫星星座设计,满足高时间分辨率要求。     

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。     

卫星编队——下一代空间光学遥感发展的方向

编队飞行是多颗卫星在共同控制律下动力学状态的耦合。利用卫星编队来实现光学稀疏孔径,是下一代空间光学遥感发展的新方向。阐述了光学稀疏孔径的概念及成像原理,讨论了空间光学遥感成像的干涉模式选择问题,并分析了菲索干涉对卫星编队的要求。     

卫星编队——下一代空间光学遥感发展的方向

编队飞行是多颗卫星在共同控制律下动力学状态的耦合.利用卫星编队来实现光学稀疏孔径,是下一代空间光学遥感发展的新方向.阐述了光学稀疏孔径的概念及成像原理,讨论了空间光学遥感成像的干涉模式选择问题,并分析了菲索干涉对卫星编队的要求.     

雷达图像的特点──“成像雷达微波遥感知识”介绍之三

成像雷达微波遥感探测的主要信息是目标与微波波段电磁波相互作用后反射的微波信息。人们正是根据不同目标与电磁波间的不同相互作用特征,对雷达图像进行解译,以解决生产、科研中的问题。与其它的遥感图像不同,雷达图像的特点与雷达成像的工作参数和图像质量参数有关。 '一、雷达图像参数 雷达图像的参数可分成两类;一类是表示形成图像的条件数据,与雷达成像工作参数及雷达图像的解译有关;另一类是表示图像质量的数据,与雷达图像的可解译性有关。 1、目达成像工作拜救 (1)波长雷达使用的波长对电磁波与目标相互作用特征的影响主要示现在下述…     

一种面向成像任务规划的光学遥感卫星成像窗口快速预报方法

针对光学卫星任务调度系统对成像时间窗口预报算法精度和复杂度的需求,提出了一种顾及J2长期项摄动的光学遥感卫星成像窗口预报算法。使用"特征圆锥"判断是否满足成像条件,将成像条件方程改写为关于偏近地点角的超越方程;采用基于"目标纬圈"的初值选择方法和星下点轨迹周期性漂移的初值过滤方法,保证了条件方程的可解。实验结果表明,此算法能在降低计算量的同时保证预报算法的精度。     

实时精密单点定位中周跳探测与修复的算法研究

提出了一种适用于实时GPS精密单点定位的周跳探测与修复的新算法。该算法步骤为：①利用M-W组合和电离层残差组合初步确定没有发生周跳和可能发生周跳的卫星;②利用当前历元与前一（或几个）历元的L1、L2和Lw观测值和第一步得出的没有发生周跳的卫星信息,采用基于历元间差分观测值的周跳处理模型对可能发生周跳的卫星进行周跳探测;③对第二步中周跳处理失败的卫星进行进一步的精化处理,以尽可能修复周跳。实验表明,新算法在实时GPS精密单点定位中可以准确地探测并修复周跳。     

基于严格成像模型的遥感影像RPC参数求解

利用严格成像模型生成虚拟格网点,采用与地形无关的方案解算遥感影像RPC参数,并利用天绘一号卫星高分辨影像进行实验,结果表明RPC参数的拟合内符合精度很高,完全可以替代严格成像模型。