空间相机像移补偿计算中飞行器大姿态角使用方法

提出了在大姿态角情况下飞行器姿态参数的使用方法以实现像移速度的精确计算。根据飞行器轨道坐标系转换到飞行器坐标系的转换矩阵,推导了在大姿态角存在时轨道坐标系下的姿态角速度与飞行器坐标系下的姿态角和姿态角速度的关系式。通过计算得出,在侧摆角为30时对飞行器坐标系绕飞行器轨道坐标系的转动角速度S1、S2和S3的影响最大误差分别为1.175%、50%和13.223%;在前后摆角为30时对S1、S2和S3的影响最大误差分别为63.397%、0.1745%和63.397%。根据空间相机像移速度计算精度要求比较高,确定了在一定的姿态角情况下飞行器姿态参数使用方法。提出的方法简单,易于实现,适用于空间相机像移补偿的研究。     

一种适合星上应用的遥感图像有损压缩算法

提出了一种高质量的遥感图像有损压缩算法,在分析了遥感图像经Daubechies双正交小波基D5/3整数小波变换后各子带小波系数统计特性和能量分布的基础上,引入了人类视觉特性,用它来控制算法中的量化方案.根据能量的大小确定不同子带对于目标识别的重要程度,选择不同的量化阈值和量化步长进行量化,并对量化后的数据采用固定比特平面编码.仿真实验表明,该算法对于不同内容和纹理的图像,在一定的压缩比下,均获得了PSNR(峰值信噪比)＞30dB的恢复图像,在不损失最低频信息的同时较好地保持了遥感图像中丰富的高频信息,实现了高质量的图像压缩,并且算法简便,快捷,所占用的存储容量小,易于硬件实现,适合于星上应用,减少了在遥感图像压缩中小目标的丢失.     

天问一号高分辨率相机反熔丝FPGA软件系统设计

天问一号执行的任务属于深空探测任务,其上高分辨率相机主控单元工作时间较长,为了提高主控FPGA的抗单粒子效应及可靠性,选用反熔丝FPGA进行软件系统设计.其中,主控FPGA管理的调焦单元、时间码守时校时等功能为安全关键项目.为提高软件的健壮性,主控FPGA根据调焦机构的光机结构,设计基于加减速曲线的二细分控制方法,在满...     

影响空间相机偏流角估值误差的参数

为了减小TDI CCD空间相机偏流角估值误差,利用齐次坐标转换法推导了偏流角计算的数学模型,运用蒙特卡罗法获取偏流角计算值的误差样本,并统计出偏流角估值误差.对4个误差参数取不同值时的偏流角估值误差进行了比较,分析其对偏流角估值误差的影响.统计及分析结果表明:姿态角速率测量精度从0.005(°)/s提高至0.001(°...     

天问一号星下点太阳高度角在轨实时计算方法

由于太阳高度角和地面景物反射率等条件的变化,天问一号火星环绕器光学成像载荷在轨工作期间入瞳辐亮度变化范围很大,为了达到最佳的成像效果,需要光学成像载荷具备在轨自适应调整增益的能力。太阳高度角是设置时间延时积分电荷耦合器件积分级数的重要参数之一,积分级数是调整增益需要调整的主要参数。针对在轨工作期间太阳高度角实时变化、星历表文件较大等问题,本文提出一种基于傅里叶拟合的火星环绕器星下点太阳高度角在轨实时计算方法。首先,基于最小二乘原理采用8阶傅里叶逼近对火星惯性坐标系下太阳矢量的x,y,z坐标进行拟合,获得以时间作为变量的拟合方程。其次,根据制导、导航与控制系统发送的轨道参数获得火星惯性坐标系下环绕器的实时坐标。最后,基于夹角余弦公式即可在轨实时计算星下点太阳高度角。实验结果表明,在协调世界时2021-01-01 00:00:00至2024-01-01 00:00:00期间,采用本文方法获得的星下点太阳高度角实时计算结果最大绝对误差小于0.3°。满足天问一号高分辨率相机时间延时积分电荷耦合器件积分级数设置对太阳高度角计算结果的精度要求。基于该方法,天问一号高分辨率相机获取的火星影像细节丰富,亮度、对比度合理。     

空间相机地心距误差修正

为了修正时间延迟积分(TDI) CCD空间相机像移补偿计算中的地心距误差,减小其对像移速度相对误差的影响,推导出了星下点成像的像移速度计算模型.通过该模型分析了地心距误差对像移速度相对误差的影响.根据地心距误差的来源,分两步修正了地心距误差:采用WGS-84(World Geodetic System)模型修正地球的偏心率引起的地心距误差;采用地球海拔高度数据源(USGS DEM)制作电子高程图,修正了地球表面海拔高度不同引起的地心距误差.推导出了地心距误差修正后的空间相机星下点成像的像移速度模型.修正后模型计算以及分析结果表明:WGS-84模型和电子高程图对地心距误差的修正消除像移速度相对误差最大分别为2.85％和1.76％.地心距误差的修正极大地减小了前向(沿TDI CCD积分方向的)匹配误差,提高了TDI CCD空间相机成像质量.     

基于VxWorks的多任务程序设计及通信管理

为了满足系统各个任务对实时性的要求,需要实现各个任务的并行处理。针对VxWorks操作系统的多任务调度机制和任务通信方式进行了分析;采用基于时间片轮转调度实现多任务程序设计,可以动态改变各个任务期望运行的时间片;对各种通信方式和实现方法进行了比对,并给出了优化方案。上述设计方法实时性强,可靠性高,系统可扩展性良好,能够很好地满足工程需要。     

空间相机CCD像面拼接重叠像元数分析与计算

为了避免空间相机在侧摆成像时多片CCD的拼接处出现缝隙,造成部分目标信息缺失且获取的图像无法正常拼接的问题,根据CCD推扫成像的工作原理和像移补偿残差对图像出现缝隙的原理进行分析,通过采用重叠像元的方法克服了图像缝隙的问题;根据实际工程需求对像面重叠像元数进行计算,对重叠像元数提出具体要求;根据实例计算得出,在96级积分级数下允许的偏流角误差不大于12＇和偏流机构的偏差为1＇的前提下,像面拼接时相邻两片CCD之间的重叠像元数计算值应大于15,考虑误差及安装多重因素增加一定的余量,重叠像元数为40完全满足地面覆盖宽度10 km的要求。     

高分辨率空间相机俯仰成像的像移补偿方法

为了使高分率空间TDI（Time Delay and Integration） CCD相机适应卫星大俯仰姿态角,以增强空间遥感的时间分辨率,分析了卫星大俯仰姿态对高分辨空间相机成像的影响,使用光学投影方法,定性分析了俯仰成像时不同视场处的像移速度差异;根据TDI CCD工作方式,提出了横向像移图像生成原理,建立了横向像移图像的恢复模型,并完成了仿真验证和算法精度分析。分析结果表明:卫星俯仰姿态越大时,像面不同视场处横向像移速度差异增大;从仿真实验和精度分析可以看到俯仰成像时采用横向像移图像恢复方法可以得到无横向像移的图像,横向像移图像采集位数越高,恢复后的图像灰度值误差越小。横向像移图像恢复方法增强了空间相机对卫星大俯仰姿态的适应能力,极大地提高TDI CCD空间相机敏捷成像能力。