静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法及系统，包括以下步骤：步骤S1：根据长线阵扫描成像载荷的成像原理进行光路建模，描述长线阵载荷扫描成像误差机理；步骤S2：推导长线阵扫描成像几何校正模型；步骤S3：基于几何校正模型实现逐像元扫描成像校正。本发明专利技术提出的成像校正方法，可有效补偿长线阵载荷的成像误差。线阵载荷的成像误差。线阵载荷的成像误差。

【技术实现步骤摘要】
静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法及系统


[0001]本专利技术涉及空间飞行器总体技术，具体地，涉及静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法及系统。

技术介绍

[0002]随着我国高轨遥感卫星的不断发展，高轨对地遥感技术逐渐向探测手段多样化、探测对象精细化和定量化的方向发展，新型遥感载荷层出不穷。长线阵载荷具有幅宽大、成像速度快、扫描控制稳定的优点，是静止气象卫星的重要载荷。长线阵载荷由于探测器张角大，与扫描机构具有强耦合特性，造成长线阵的扫描成像误差，严重影响遥感图像的应用。
[0003]经文献检索，武奕楠、张宇、韩双丽等在公开发表的论文“长线阵TDICCD空间相机像移匹配及MTF分析”(电子测量技术，2014年)中，提到长线阵空间相机通过机动成像可以获得更宽的地面幅宽，缩短重访周期。由于角度变换和地球曲率等因素，相机不同视场位置的像移速度和偏流角存在差异，长线阵焦面越长，机动角度越大，差异越大。通过像移解析模型计算像面上各点像速矢量，定量分析空间相机在侧摆和俯仰成像时视场上各点像移速度和偏流角差异对调制传递函数的影响。该文章重点介绍了长线阵成像环境对调制传递函数的影响，并提出相应的解决方法，但未涉及长线阵几何成像的校正方法。
[0004]丁一帆、尤红建、陈双军等在公开发表的论文“一种面向红外摆扫成像的几何校正方法”(电子测量技术，2018年)中，提出一种面向红外摆扫成像的几何校正方法，采用单帧影像构建基于视线的严格模型并正算，然后将多个单帧影像投影至平面进行拼接，再整体构建RPC模型进行反算，实现红外摆扫影像的高精度几何校正。该文章重点介绍了整星摆扫载荷的几何校正方法，，未涉及到长线阵扫描成像的几何校正。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法及系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1：根据长线阵扫描成像载荷的成像原理进行光路建模，描述长线阵载荷扫描成像误差机理；
[0008]步骤S2：推导长线阵扫描成像几何校正模型；
[0009]步骤S3：基于几何校正模型实现逐像元扫描成像校正。
[0010]优选的，所述步骤S1中，所述的光路建模采用视线反射建模的方法，从长线阵像元出发，经探测器张角变化、东西镜反射和南北镜反射得到载荷出射光指向模型。
[0011]优选的，所述步骤S2中的扫描成像几何校正模型，根据长线阵载荷的理论扫描路径和实际扫描路径偏差，推导等效补偿公式。
[0012]优选的，所述步骤S2中的扫描成像几何校正模型，包括探测器像元编号、东西镜扫
描转角、南北镜扫描转角模型参数。
[0013]优选的，所述步骤S3中，所述的扫描成像校正采用基于等效补偿量的方式实现逐像元几何校正，使校正后的长线阵载荷扫描路径与理论扫描路径一致。
[0014]根据本专利技术提供的一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正系统，包括以下模块：
[0015]模块M1：根据长线阵扫描成像载荷的成像原理进行光路建模，描述长线阵载荷扫描成像误差机理；
[0016]模块M2：推导长线阵扫描成像几何校正模型；
[0017]模块M3：基于几何校正模型实现逐像元扫描成像校正。
[0018]优选的，所述模块M1中，所述的光路建模采用视线反射建模的方法，从长线阵像元出发，经探测器张角变化、东西镜反射和南北镜反射得到载荷出射光指向模型。
[0019]优选的，所述模块M2中的扫描成像几何校正模型，根据长线阵载荷的理论扫描路径和实际扫描路径偏差，推导等效补偿公式。
[0020]优选的，所述模块M2中的扫描成像几何校正模型，包括探测器像元编号、东西镜扫描转角、南北镜扫描转角模型参数。
[0021]优选的，所述模块M3中，所述的扫描成像校正采用基于等效补偿量的方式实现逐像元几何校正，使校正后的长线阵载荷扫描路径与理论扫描路径一致。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0023]1、本专利技术提出的成像校正方法，可有效补偿长线阵载荷的成像误差。
附图说明
[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0025]图1为本专利技术实施例中长线阵载荷光路反射基准相对关系图；
[0026]图2为本专利技术实施例中长线阵载荷扫描成像仿真结果图；
[0027]图3为本专利技术实施例中长线阵载荷重采样原理图；
[0028]图4为本专利技术实施例中用于空间碎片探测的恒星目标识别原理图。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0030]本专利技术提供一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法，包括以下步骤：
[0031]步骤S1：根据长线阵扫描成像载荷的成像原理进行光路建模，描述长线阵载荷扫描成像误差机理；光路建模采用视线反射建模的方法，从长线阵像元出发，经探测器张角变化、东西镜反射和南北镜反射得到载荷出射光指向模型。
[0032]针对长线阵载荷的几何光路反射特点，采用视线反射建模方法，从长线阵像元出发，经探测器张角变化、东西镜反射、南北镜反射，得到载荷出射光指向模型，实现逐像元光
路建模。
[0033]在长线阵光路建模过程中，需将探测器像元编号、东西镜扫描转角、南北镜扫描转角作为模型参数，结合各反射组件的相对几何关系，推导载荷出射视线的指向。根据反射模型，建立了卫星本体坐标系、探测器坐标系、东西镜转轴固连坐标系和南北镜转轴固连坐标系，各坐标系的相对角度关系如附图1所示。探测器出射光线到遮光罩出射光线的变换关系为：
[0034][0035]上式中，ε为东西镜转角，η为南北镜转角，a
y
为长线阵像元距探测器中心的张角。
[0036]N
X
为东西镜反射矩阵，表达式为：
[0037][0038]N
z
为南北镜反射矩阵，表达式为：
[0039][0040]C
X
(
·
)为X方向旋转函数，函数表达式为：
[0041][0042]C
Z
(
·
)为Z方向旋转函数，函数表达式为：
[0043][0044]根据上述几何模型，计算了长线阵载荷扫描成像的视线指向，得到的结果如附图2所示。根据计算结果，长线阵两行扫描相交区域产生了错位重叠，引起成像误差。
[0045]步骤S2：推导长线阵扫描成像几何校正模型；扫描成像几何校正模型根据长线阵载荷的理论扫描路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据长线阵扫描成像载荷的成像原理进行光路建模，描述长线阵载荷扫描成像误差机理；步骤S2：推导长线阵扫描成像几何校正模型；步骤S3：基于几何校正模型实现逐像元扫描成像校正。2.根据权利要求1所述的一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述的光路建模采用视线反射建模的方法，从长线阵像元出发，经探测器张角变化、东西镜反射和南北镜反射得到载荷出射光指向模型。3.根据权利要求1所述的一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法，其特征在于：所述步骤S2中的扫描成像几何校正模型，根据长线阵载荷的理论扫描路径和实际扫描路径偏差，推导等效补偿公式。4.根据权利要求1所述的一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法，其特征在于：所述步骤S2中的扫描成像几何校正模型，包括探测器像元编号、东西镜扫描转角、南北镜扫描转角模型参数。5.根据权利要求1所述的一种静止气象卫星长线阵载荷扫描成像校正方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述的扫描成像校正采用基于等效补偿量的方式实现逐像元几何校正，使校正后的长线阵载荷扫描路径与理论扫描路径一致。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：董瑶海，王田野，吕旺，江世臣，信思博，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：