CN114563868A - 基于tma与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置 - Google Patents

基于tma与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114563868A
CN114563868A CN202210463383.0A CN202210463383A CN114563868A CN 114563868 A CN114563868 A CN 114563868A CN 202210463383 A CN202210463383 A CN 202210463383A CN 114563868 A CN114563868 A CN 114563868A
Authority
CN
China
Prior art keywords
imaging
rotating
mirror
determining
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210463383.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114563868B (zh
Inventor
孙景旭
谢虹波
谢新旺
费强
李淑贤
王硕
任建岳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ji Hua Laboratory
Original Assignee
Ji Hua Laboratory
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ji Hua Laboratory filed Critical Ji Hua Laboratory
Priority to CN202210463383.0A priority Critical patent/CN114563868B/zh
Publication of CN114563868A publication Critical patent/CN114563868A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114563868B publication Critical patent/CN114563868B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0626Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using three curved mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0626Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using three curved mirrors
    • G02B17/0642Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using three curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及光学遥感成像技术领域,公开了一种基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置。所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法运用于离轴三反光学系统,所述离轴三反光学系统包括探测模块、离轴三反光学反射镜,所述离轴三反光学反射镜前置有两面转扫反射镜。本发明通过获取卫星的轨道高度,并确定离轴三反光学系统的成像视场;获取探测模块的成像时间,根据成像时间确定两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;根据离轴三反光学系统的成像视场,确定两面转扫反射镜的最大旋转角度;根据卫星的轨道高度和最大旋转角度,确定地面成像幅宽;从而实现对光学卫星高级别光学遥感成像的有效控制,简化控制。

Description

基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置
技术领域
本发明涉及光学遥感成像技术领域,尤其涉及一种基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置。
背景技术
光学遥感主要是通过光学有效载荷在几百上千公里的轨道上对地成像。通常采用离轴三反光学系统(Three Mirror Anastigmat,TMA)配合卫星推扫可实现几十公里、几百公里宽幅成像。在光学相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。
目前,在常规卫星面阵成像的基础上,探测模块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,探测模块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宽度,令面阵相机相邻两次环扫成像的区域之间无缝拼接,实现光学卫星环扫超宽幅成像。
然而,针对采用面阵相机配合卫星环扫实现千公里级宽幅成像,为了得到清晰无抖动的宽幅图像,对于卫星姿轨控制要求非常高,而且操作繁琐。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置,旨在实现对光学卫星高级别光学遥感成像的有效控制,简化控制。
为实现上述目的,本发明提供一种基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法运用于离轴三反光学系统,所述离轴三反光学系统包括探测模块、离轴三反光学反射镜,所述离轴三反光学反射镜前置有两面转扫反射镜,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法包括如下步骤:
获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场;
获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;
基于所述成像视场,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度;
基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽。
优选地,所述获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场的步骤包括:
获取卫星的轨道高度,以及在垂直卫星飞行方向上的地面成像的第一幅宽;
根据所述轨道高度和所述第一幅宽,确定所述离轴三反光学系统的成像视场。
优选地,所述探测模块的成像时间包括线阵探测模块的行频或面阵探测模块的积分时间。
优选地,所述获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度的步骤包括:
获取所述探测模块的成像时间;
检测所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间是否相匹配;
若匹配,则根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度。
优选地,所述检测所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间是否相匹配的步骤之后,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法还包括:
若不匹配,则校正所述探测模块的成像时间,使得所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间相匹配。
优选地,所述基于所述成像视场,确定所述两面转扫平面反射镜的最大旋转角度的步骤包括:
根据所述成像视场,确定在垂轨方向上参与成像的所述两面转扫反射镜的各个反射面旋转角度;
根据所述各个反射面旋转角度,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度。
优选地,所述基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽的步骤包括:
根据所述轨道高度和所述最大旋转角度,在所述两面转扫反射镜匀速转动过程中,确定所述两面转扫反射镜在各个周期内旋转的地面成像幅宽。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像装置,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像装置包括:
第一获取模块,用于获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场;
第二获取模块,用于获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;
旋转模块,用于基于所述成像视场,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度;
成像模块,用于基于所述高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽。
本发明提出的基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置;所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法包括:获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场;获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;基于所述成像视场,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度;基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽。本发明通过获取卫星的轨道高度,并确定离轴三反光学系统的成像视场;获取探测模块的成像时间,根据成像时间确定两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;根据离轴三反光学系统的成像视场,确定两面转扫反射镜的最大旋转角度;根据卫星的轨道高度和最大旋转角度,确定地面成像幅宽;从而实现对光学卫星高级别光学遥感成像的有效控制,简化控制。
附图说明
图1为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第一实施例的流程示意图;
图2为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第一实施例的一子流程示意图;
图3为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第一实施例的垂直卫星飞行方向上的地面成像示意图;
图4为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第一实施例的离轴三反光学反射镜前置有两面转扫反射镜的地面成像示意图;
图5为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第二实施例的流程示意图;
图6为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第二实施例的一子流程示意图;
图7为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第三实施例的流程示意图;
图8为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第四实施例的流程示意图;
图9为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像装置第一实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参照图1,图1为本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第一实施例的流程示意图,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法包括:
步骤S10,获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场;
步骤S20,获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;
步骤S30,基于所述成像视场,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度;
步骤S40,基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽。
本实施例通过获取卫星的轨道高度,并确定离轴三反光学系统的成像视场;获取探测模块的成像时间,根据成像时间确定两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;根据离轴三反光学系统的成像视场,确定两面转扫反射镜的最大旋转角度;根据卫星的轨道高度和最大旋转角度,确定地面成像幅宽;从而实现对光学卫星高级别光学遥感成像的有效控制,简化控制。
以下将对各个步骤进行详细说明:
步骤S10,获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场。
在本实施例中,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法运用于离轴三反光学系统(Three Mirror Anastigmat,TMA),所述离轴三反光学系统包括探测模块、离轴三反光学反射镜,所述离轴三反光学反射镜前置一个两面转扫反射镜。通过在离轴三反光学系统前置一个两面转扫反射镜的光学遥感成像方法,其中,离轴三反光学反射镜的中心和两面转扫反射镜的中心置于同一水平线上,实现垂轨千公里级宽幅成像;其中,通过两面转扫反射镜扫描视场来实现垂轨方向的超宽幅宽。采用匀速转动两面转扫反射镜可以简化控制策略,进一步减少光学相机微振动对卫星平台的影响,该成像方法在工程上容易实现,通用性强,且对于卫星平台要求不高。
通过从不同的渠道获取卫星的轨道高度H,可以是通过从离轴三反光学系统的成像参数来获取卫星的轨道高度H;也可以是通过根据卫星的光学遥感成像设置参数来获取卫星的轨道高度H。进一步的,根据获取到的轨道高度H确定离轴三反光学系统的成像视场α;本实施例对获取卫星的轨道高度H的渠道不作限定。
进一步地,在一实施例中,参照图2,步骤S10包括:
步骤S11,获取卫星的轨道高度,以及在垂直卫星飞行方向上的地面成像的第一幅宽。
在一实施例中,通过获取卫星的轨道高度H,以及在垂直卫星飞行方向上的地面成像的第一幅宽B。参照图3,根据卫星的轨道高度H,以及在垂直卫星飞行方向上的地面成像的第一幅宽B,第一幅宽B又为成像视场α范围内地面成像覆盖宽度;从而可以根据卫星的轨道高度H和第一幅宽B来计算成像视场α。
步骤S12,根据所述轨道高度和所述第一幅宽,确定所述离轴三反光学系统的成像视场。
在一实施例中,参照图3,图3为垂直卫星飞行方向上的地面成像示意图,可以根据卫星的轨道高度H和第一幅宽B来计算成像视场α,计算公式如下:
Figure 592962DEST_PATH_IMAGE001
其中,B为成像视场α范围内地面成像覆盖宽度,也即第一幅宽;H为卫星的轨道高度H,α为成像视场。
步骤S20,获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度。
在本实施例中,为提高扫描成像工作效率,采用两面转扫反射镜以匀速旋转,两面转扫反射镜旋转方向与卫星沿轨方向垂直,两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间相匹配。通过设置两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间相匹配,从而可以得到清晰无抖动的超宽幅图像。
其中,离轴三反光学系统包括探测模块、离轴三反光学反射镜,通过从离轴三反光学系统中获取探测模块的成像时间T;进一步的,由于两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间T相匹配,从而可以根据探测模块的成像时间T来确定两面转扫反射镜匀速转动的角速度ω。
进一步地,在一实施例中,步骤S20中所述探测模块的成像时间包括线阵探测模块的行频或面阵探测模块的积分时间。
在一实施例中,探测模块优选线阵探测模块或面阵探测模块;其中,卫星通常匀速运动,利用线阵探测模块对其逐行连续扫描,以获取光学遥感的超宽幅图像。
面阵探测模块利用卫星自身飞行的前向推扫,结合离轴三反光学反射镜对卫星轨迹垂直方向的扫描,以获取光学遥感的超宽幅图像。
当探测模块为线阵探测模块时,探测模块的成像时间为线阵探测模块的行频;当探测模块为面阵探测模块时,探测模块的成像时间为面阵探测模块的积分时间。
行频是指线阵探测模块每秒在屏幕上从左到右扫描的次数,又称为屏幕的水平扫描频率,以Hz为单位。它越大就意味着线阵探测模块可以提供的分辨率越高,稳定性越好。
当场景保持不变时,面阵探测模块的积分时间越长,面阵探测模块输出信号越强。
步骤S30,基于所述成像视场,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度。
在一实施例中,根据计算得到的成像视场α确定两面转扫反射镜的最大旋转角度2
Figure 988171DEST_PATH_IMAGE003
。参照图4,其中,当可见光的光束进入成像视场α后经离轴三反光学反射镜反射,可根据经离轴三反光学反射镜反射后的可见光的光束成像效果,来确定两面转扫反射镜的最大旋转角度2
Figure 802543DEST_PATH_IMAGE003
步骤S40,基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽。
在本实施例中,在已经获取到卫星的轨道高度H和两面转扫反射镜的最大旋转角度2
Figure 58294DEST_PATH_IMAGE003
之后,参照图4,图4为离轴三反光学反射镜前置有两面转扫反射镜的地面成像示意图,其中,根据两面转扫反射镜的最大旋转角度2
Figure 325327DEST_PATH_IMAGE003
可以确定两面转扫反射镜的各个反射面的旋转角度,
Figure 524228DEST_PATH_IMAGE003
为的两面转扫反射镜的各个反射面的旋转角度;可以利用三角函数变换公式,根据轨道高度H和各个反射面的旋转角度
Figure 130789DEST_PATH_IMAGE003
计算出地面成像幅宽W。
本实施例通过获取卫星的轨道高度,并确定离轴三反光学系统的成像视场;获取探测模块的成像时间,根据成像时间确定两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;根据离轴三反光学系统的成像视场,确定两面转扫反射镜的最大旋转角度;根据卫星的轨道高度和最大旋转角度,确定地面成像幅宽;从而实现对光学卫星高级别光学遥感成像的有效控制,简化控制。
进一步地,基于本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第一实施例,提出本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第二实施例。
基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法的第二实施例与基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法的第一实施例的区别在于本实施例是对步骤S20,获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度的细化,参照图5,该步骤具体包括:
步骤S21,获取所述探测模块的成像时间;
步骤S22,检测所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间是否相匹配;
步骤S23,若匹配,则根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度。
在本实施例中,获取探测模块的成像时间;然后检测两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间是否相匹配,若匹配,则根据成像时间确定两面转扫反射镜的角速度;从而获取得到清晰无抖动的超宽幅图像。
以下将对各个步骤进行详细说明:
步骤S21,获取所述探测模块的成像时间。
在本实施例中,基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法运用于离轴三反光学系统,离轴三反光学系统包括探测模块、离轴三反光学反射镜,离轴三反光学反射镜前置一个两面转扫反射镜。可通过从离轴三反光学系统的成像参数确定探测模块的成像时间,从而获取到探测模块的成像时间。
步骤S22,检测所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间是否相匹配。
在本实施例中,当获取到探测模块的成像时间后,检测两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间是否相匹配。
其中,当两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间相匹配时,则可以获取到清晰无抖动的超宽幅图像;
当两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间不匹配时,则需要对探测模块的成像时间进行校正,使得两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间相匹配,进而获取到清晰无抖动的超宽幅图像。
进一步地,在一实施例中,参照图6,步骤S22之后,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法还包括:
步骤A10,若不匹配,则校正所述探测模块的成像时间,使得所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间相匹配。
在本实施例中,当两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间不匹配时,需要进一步比较探测模块的成像时间与两面转扫反射镜的扫描速度的大小;进而根据比较结果对探测模块的成像时间进行校正,使得两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间相匹配,从而获取到清晰无抖动的超宽幅图像。
当探测模块的成像时间大于两面转扫反射镜的扫描速度时,则需要将探测模块的成像时间进行延长;当探测模块的成像时间小于两面转扫反射镜的扫描速度时,则需要将探测模块的成像时间进行缩短;使得两面转扫反射镜的扫描速度与调整后的探测模块的成像时间相匹配,从而获取到清晰无抖动的超宽幅图像。
步骤S23,若匹配,则根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度。
在本实施例中,当两面转扫反射镜的扫描速度与探测模块的成像时间相匹配时,则可以获取到清晰无抖动的超宽幅图像。进而可以根据探测模块的成像时间来确定两面转扫反射镜匀速旋转的角速度。
在本实施例中,通过获取探测模块的成像时间;然后检测两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间是否相匹配,若匹配,则根据成像时间确定两面转扫反射镜的角速度;从而获取得到清晰无抖动的超宽幅图像。
进一步地,基于本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第一、二实施例,提出本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第三实施例。
基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法的第三实施例与基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法的第一、二实施例的区别在于本实施例是对步骤S30,基于所述成像视场,确定所述两面转扫平面反射镜的最大旋转角度的细化,参照图7,该步骤具体包括:
步骤S31,根据所述成像视场,确定在垂轨方向上参与成像的所述两面转扫反射镜的各个反射面旋转角度;
步骤S32,根据所述各个反射面旋转角度,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度。
本实施例通过根据计算得到的成像视场,确定在垂轨方向上参与成像的所述两面转扫反射镜的各个反射面旋转角度;根据各个反射面的旋转角度,确定两面转扫反射镜的最大旋转角度;进而可以获得最大的地面成像幅宽,实现光学卫星高级别光学遥感成像。
以下将对各个步骤进行详细说明:
步骤S31,根据所述成像视场,确定在垂轨方向上参与成像的所述两面转扫反射镜的各个反射面旋转角度。
在本实施例中,参照图4,其中,当可见光的光束进入成像视场α后经离轴三反光学反射镜反射,可根据经离轴三反光学反射镜反射后的可见光的光束成像效果,其中,主要受限于边缘可见光线无法进入离轴三反光学系统视场中成像,来确定两面转扫反射镜的各个反射面旋转角度
Figure 124153DEST_PATH_IMAGE003
步骤S32,根据所述各个反射面旋转角度,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度。
在本实施例中,采用两面转扫反射镜以角速度匀速旋转,两面转扫反射镜匀速转动的方向与卫星沿轨方向垂直,两面转扫反射镜扫描速度与探测模块的成像时间T匹配,在垂轨方向上参与成像两面转扫反射镜的每个反射面旋转角度
Figure 878483DEST_PATH_IMAGE003
,则两面转扫反射镜在一个旋转周期内共转动了两个反射面旋转角度,也即2
Figure 553178DEST_PATH_IMAGE003
参与系统成像。
参照图4,在获取到两面转扫反射镜的各个反射面旋转角度后,通过各个反射面旋转角度确定两面转扫反射镜的最大旋转角度。其中各个反射面旋转角度为
Figure 76563DEST_PATH_IMAGE003
,两面转扫反射镜的最大旋转角度为2
Figure 444090DEST_PATH_IMAGE003
在本实施例中,根据计算得到的成像视场,确定在垂轨方向上参与成像的两面转扫反射镜的各个反射面旋转角度;根据各个反射面的旋转角度,确定两面转扫反射镜的最大旋转角度;进而可以获得最大的地面成像幅宽,实现光学卫星高级别光学遥感成像。
进一步地,基于本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第一、二、三实施例,提出本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法第四实施例。
基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法的第四实施例与基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法的第一、二、三实施例的区别在于本实施例是对步骤S40,基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽的细化,参照图8,该步骤具体包括:
步骤S41,根据所述轨道高度和所述最大旋转角度,在所述两面转扫反射镜匀速转动过程中,确定所述两面转扫反射镜在各个周期内旋转的地面成像幅宽。
本实施例通过根据卫星的轨道高度和两面转扫反射镜的最大旋转角度;在两面转扫反射镜匀速转动过程中,确定两面转扫反射镜在各个周期内旋转的地面成像幅宽;从而实现垂轨方向千公里级宽幅成像。
以下将对各个步骤进行详细说明:
步骤S41,根据所述轨道高度和所述最大旋转角度,在所述两面转扫反射镜匀速转动过程中,确定所述两面转扫反射镜在各个周期内旋转的地面成像幅宽。
在本实施例中,在两面转扫反射镜匀速转动过程中,当已经确定卫星的轨道高度和两面转扫反射镜的最大旋转角度后,可以利用三角函数变换公式,根据轨道高度H和最大旋转角度2
Figure 685716DEST_PATH_IMAGE003
计算出地面成像幅宽W,计算公式如下:
Figure 960839DEST_PATH_IMAGE004
其中,W为两面转扫反射镜在各个周期内旋转的地面成像幅宽,也即地面成像幅宽;H为卫星的轨道高度,
Figure 604310DEST_PATH_IMAGE003
为两面转扫反射镜参与成像的角度的½,也即
Figure 375695DEST_PATH_IMAGE003
为两面转扫反射镜的各个反射面的旋转角度。采用匀速转动两面转扫反射镜可以简化控制策略,进一步减小光学相机微振动对卫星平台的影响,该成像方法工程实现容易,通用性强。
在本实施例中,根据卫星的轨道高度和两面转扫反射镜的最大旋转角度;在两面转扫反射镜匀速转动过程中,确定两面转扫反射镜在各个周期内旋转的地面成像幅宽;从而实现垂轨方向千公里级宽幅成像。
本发明还提供一种基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像装置。参照图9,本发明基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像装置包括:
第一获取模块10,用于获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场;
第二获取模块20,用于获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;
旋转模块30,用于基于所述成像视场,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度;
成像模块40,用于基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽。
优选地,所述第一获取模块10还用于:
获取卫星的轨道高度,以及在垂直卫星飞行方向上的地面成像的第一幅宽;
根据所述轨道高度和所述第一幅宽,确定所述离轴三反光学系统的成像视场。
优选地,所述第二获取模块20还用于:
所述探测模块的成像时间包括线阵探测模块的行频或面阵探测模块的积分时间。
优选地,所述第二获取模块20还用于:
获取所述探测模块的成像时间;
检测所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间是否相匹配;
若匹配,则根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度。
优选地,所述第二获取模块20还用于:
若不匹配,则校正所述探测模块的成像时间,使得所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间相匹配。
优选地,所述旋转模块30还用于:
根据所述成像视场,确定在垂轨方向上参与成像的所述两面转扫反射镜的各个反射面旋转角度;
根据所述各个反射面旋转角度,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度。
优选地,所述成像模块40还用于:
根据所述轨道高度和所述最大旋转角度,在所述两面转扫反射镜匀速转动过程中,确定所述两面转扫反射镜在各个周期内旋转的地面成像幅宽。
以上仅为本申请的优选实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利处理范围内。

Claims (8)

1.一种基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法,其特征在于,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法运用于离轴三反光学系统,所述离轴三反光学系统包括探测模块、离轴三反光学反射镜,所述离轴三反光学反射镜前置有两面转扫反射镜,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法包括如下步骤:
获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场;
获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;
基于所述成像视场,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度;
基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽。
2.如权利要求1所述的基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法,其特征在于,所述获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场的步骤包括:
获取卫星的轨道高度,以及在垂直卫星飞行方向上的地面成像的第一幅宽;
根据所述轨道高度和所述第一幅宽,确定所述离轴三反光学系统的成像视场。
3.如权利要求1所述的基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法,其特征在于,所述探测模块的成像时间包括线阵探测模块的行频或面阵探测模块的积分时间。
4.如权利要求1所述的基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法,其特征在于,所述获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度的步骤包括:
获取所述探测模块的成像时间;
检测所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间是否相匹配;
若匹配,则根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度。
5.如权利要求4所述的基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法,其特征在于,所述检测所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间是否相匹配的步骤之后,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法还包括:
若不匹配,则校正所述探测模块的成像时间,使得所述两面转扫反射镜的扫描速度与所述探测模块的成像时间相匹配。
6.如权利要求1所述的基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法,其特征在于,所述基于所述成像视场,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度的步骤包括:
根据所述成像视场,确定在垂轨方向上参与成像的所述两面转扫反射镜的各个反射面旋转角度;
根据所述各个反射面旋转角度,确定所述两面转扫反射镜参与成像的最大旋转角度。
7.如权利要求1所述的基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法,其特征在于,所述基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽的步骤包括:
根据所述轨道高度和所述最大旋转角度,在所述两面转扫反射镜匀速转动过程中,确定所述两面转扫反射镜在各个周期内旋转的地面成像幅宽。
8.一种基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像装置,其特征在于,所述基于TMA与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像装置包括:
第一获取模块,用于获取卫星的轨道高度,并确定所述离轴三反光学系统的成像视场;
第二获取模块,用于获取所述探测模块的成像时间,根据所述成像时间确定所述两面转扫反射镜匀速旋转的角速度;
旋转模块,用于基于所述成像视场,确定所述两面转扫反射镜的最大旋转角度;
确定模块,用于基于所述轨道高度和所述最大旋转角度,确定地面成像幅宽。
CN202210463383.0A 2022-04-29 2022-04-29 基于tma与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置 Active CN114563868B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210463383.0A CN114563868B (zh) 2022-04-29 2022-04-29 基于tma与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210463383.0A CN114563868B (zh) 2022-04-29 2022-04-29 基于tma与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114563868A true CN114563868A (zh) 2022-05-31
CN114563868B CN114563868B (zh) 2022-07-19

Family

ID=81720853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210463383.0A Active CN114563868B (zh) 2022-04-29 2022-04-29 基于tma与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114563868B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116500779A (zh) * 2023-04-27 2023-07-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于天基平台与周转旋镜联动的高频宽幅成像方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303449A (zh) * 2008-07-10 2008-11-12 北京空间机电研究所 共用主次镜的双视场离轴三反集成式光学系统
CN102279047A (zh) * 2011-03-31 2011-12-14 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种15°视场远心三个反射镜同轴的成像系统
CN102508361A (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 北京空间机电研究所 空间大视场超宽谱段多光谱成像光学系统
CN114088060A (zh) * 2020-08-24 2022-02-25 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种用于光学遥感卫星指向测量的星地相机成像系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303449A (zh) * 2008-07-10 2008-11-12 北京空间机电研究所 共用主次镜的双视场离轴三反集成式光学系统
CN102279047A (zh) * 2011-03-31 2011-12-14 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种15°视场远心三个反射镜同轴的成像系统
CN102508361A (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 北京空间机电研究所 空间大视场超宽谱段多光谱成像光学系统
CN114088060A (zh) * 2020-08-24 2022-02-25 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种用于光学遥感卫星指向测量的星地相机成像系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116500779A (zh) * 2023-04-27 2023-07-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于天基平台与周转旋镜联动的高频宽幅成像方法
CN116500779B (zh) * 2023-04-27 2024-04-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于天基平台与周转旋镜联动的高频宽幅成像方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114563868B (zh) 2022-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107209265B (zh) 光探测和测距装置
US11774557B2 (en) Distance measurement instrument with scanning function
US7920182B2 (en) Digital camera with non-uniform image resolution
CN100504495C (zh) 空间大口径压缩光束中继扫描成像光学系统
CN109725299A (zh) 一种激光扫描装置、雷达装置及其扫描方法
CN101832912A (zh) 太赫兹波快速成像扫描装置
US20070247612A1 (en) System and method for improving lidar data fidelity using pixel-aligned lidar/electro-optic data
CN207817196U (zh) 一种激光扫描装置以及激光雷达装置
EP0766101A2 (en) Scanning optical rangefinder
US3941923A (en) Thermal imaging system with redundant object space scanning
US9549102B2 (en) Method and apparauts for implementing active imaging system
US5149969A (en) Infrared surveillance device
CN114563868B (zh) 基于tma与两面转扫反射镜的光学遥感超宽成像方法和装置
US9908640B2 (en) Inclined super-GEO orbit for improved space-surveillance
US20170057662A1 (en) Adaptive Scan Rate Space Surveillance Sensor for Super-GEO Orbits
CN105181137A (zh) 用于地基对月观测的宽波段高光谱分辨率成像系统
CN104159007B (zh) 一种基于多线列时差扫描扩展采样的点目标搜索探测装置
US6320611B1 (en) Method and device for air-ground recognition for optoelectronic equipment
CN113721256A (zh) 一种角度拼接激光雷达系统
Redman et al. Streak tube imaging lidar (STIL) for 3-D imaging of terrestrial targets
US7045774B2 (en) Wide field of view, four-telescope, radial scanning search and acquisition sensor
CN112989506A (zh) 一种面阵旋转扫描航天相机成像系统的参数设计方法
US11280998B2 (en) Airborne scanning instrument and satellite device with angled mirror and shaft and related methods
US3487224A (en) Scanner which utilizes a pair of time-shared apertures
US9207446B2 (en) Scanning space observation optical system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant