本發(fā)明涉及衛(wèi)星超大幅寬擺掃成像方法，特別涉及一種衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬擺掃成像方法。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星的推掃成像一般是通過(guò)將探測(cè)器安置在垂直于衛(wèi)星的飛行方向上，衛(wèi)星向前飛行的時(shí)候，一次收集一行圖像。圖像的范圍大小依據(jù)探測(cè)器中ccd的視場(chǎng)范圍而定，一般采用多個(gè)ccd拼接或者同時(shí)增大相機(jī)側(cè)擺能力可實(shí)現(xiàn)更大范圍的視場(chǎng)。這是目前較通用的光學(xué)遙感衛(wèi)星成像方式。衛(wèi)星的擺掃成像是使用反射鏡將光線反射到探測(cè)器內(nèi)，利用反射鏡的往返擺動(dòng)收集一個(gè)像素上的測(cè)量值。這種成像方式移動(dòng)部件非常昂貴且容易損壞，視場(chǎng)范圍有限。

本發(fā)明在常規(guī)衛(wèi)星推掃和擺掃成像的基礎(chǔ)上，提出一種利用衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)超大幅寬擺掃成像的方法。線陣ccd與衛(wèi)星飛行方向平行，通過(guò)探測(cè)器360°連續(xù)自旋，同時(shí)實(shí)現(xiàn)擺掃和推掃，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星對(duì)地成像覆蓋范圍的最大化。

現(xiàn)階段常規(guī)衛(wèi)星均為靜態(tài)推掃成像或大角度動(dòng)態(tài)推掃成像，專利號(hào)cn201410151609.9“一種基于增量式偏流角的動(dòng)中成像衛(wèi)星姿態(tài)控制方法”，涉及一種動(dòng)中成像衛(wèi)星姿態(tài)控制方法，選取衛(wèi)星當(dāng)前目標(biāo)姿態(tài)為參考基準(zhǔn)，求解偏流角的增量，并將更新后的參考姿態(tài)矩陣作為姿態(tài)控制時(shí)的目標(biāo)姿態(tài)矩陣，使得衛(wèi)星姿態(tài)能夠跟蹤上目標(biāo)姿態(tài)。專利號(hào)cn201410163903.1“一種新型敏捷衛(wèi)星機(jī)動(dòng)中成像方法”，該方法在衛(wèi)星模型中建立ccd像平面，通過(guò)投影計(jì)算得到像移速度矢量和偏流角，控制衛(wèi)星的偏航角進(jìn)行偏流角的修正，滿足機(jī)動(dòng)中的成像要求，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星在三軸姿態(tài)機(jī)動(dòng)過(guò)程中開(kāi)啟光學(xué)有效載荷進(jìn)行成像的動(dòng)態(tài)成像。專利號(hào)cn201510466057.5“反射鏡擺動(dòng)寬幅成像系統(tǒng)及成像方法”，提供了一種反射鏡擺動(dòng)寬幅成像系統(tǒng)，通過(guò)擺動(dòng)反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)大可見(jiàn)光面陣成像相機(jī)的成像視場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光面陣成像相機(jī)對(duì)星下點(diǎn)的寬度方向進(jìn)行多角度拍照。

上述技術(shù)方案只能針對(duì)衛(wèi)星均為靜態(tài)推掃成像、大角度動(dòng)態(tài)推掃成像或衛(wèi)星靜態(tài)反射鏡擺動(dòng)成像，無(wú)法滿足地面區(qū)域超大幅寬成像，不能解決單個(gè)衛(wèi)星相鄰兩軌成像區(qū)域之間的無(wú)縫拼接成像問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決只能針對(duì)衛(wèi)星均為靜態(tài)推掃成像、大角度動(dòng)態(tài)推掃成像或衛(wèi)星靜態(tài)反射鏡擺動(dòng)成像的方法，無(wú)法滿足地面區(qū)域超大幅寬成像，不能解決單個(gè)衛(wèi)星相鄰兩軌成像區(qū)域之間的無(wú)縫拼接成像問(wèn)題，而提出的一種衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬擺掃成像方法。

上述的發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

步驟一、假設(shè)衛(wèi)星軌道高度h，取地球半徑r，計(jì)算圓心角2θ所對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星軌道的曲線上的ab兩點(diǎn)之間的曲線距離即垂直于軌道的幅寬l5；

步驟二、假設(shè)探測(cè)器視場(chǎng)角為η，則根據(jù)視場(chǎng)角和軌道高度計(jì)算探測(cè)器的視場(chǎng)范圍l1即為飛行方向的幅寬；

步驟三、兩次成像時(shí)探測(cè)器光軸中心在地表的星下點(diǎn)軌跡上的距離l2必須小于等于飛行方向的幅寬l1，l2的臨界值是飛行方向的幅寬l1；

步驟四、取臨界值l2＝l1帶入如下公式則計(jì)算出探測(cè)器沿軌方向的自旋速度：

探測(cè)器繞沿軌方向的自旋速度大于等于vz時(shí)，滿足探測(cè)器的兩次相鄰成像區(qū)域之間沒(méi)有縫隙，如果低于vz，則兩次成像區(qū)域之間會(huì)有縫隙；

步驟五、結(jié)合探測(cè)器固有的特征參數(shù)選擇不同的側(cè)擺角度計(jì)算各種軌道條件下探測(cè)器實(shí)現(xiàn)超大幅寬成像時(shí)對(duì)應(yīng)的分辨率ac；其中，探測(cè)器固有的特征參數(shù)包括像元尺寸和焦距；

步驟六、根據(jù)探測(cè)器自旋速度vz及分辨率ac計(jì)算ccd行頻fp：

步驟七、已知衛(wèi)星軌道高度為h的太陽(yáng)同步軌道，衛(wèi)星繞地球一圈為t，則一天衛(wèi)星繞地球約q圈，赤道周長(zhǎng)為l，則在赤道處，相鄰兩軌之間的距離為l3＝l/q，已知軌道傾角為σ，則兩軌之間的直線距離為l4＝l3×sinσ，由計(jì)算已知垂直于軌道的幅寬l5，則計(jì)算相鄰兩軌成像區(qū)域之間的疊加距離為l6＝l5-l4。

發(fā)明效果

本發(fā)明在常規(guī)衛(wèi)星推掃和擺掃成像的基礎(chǔ)上，提出一種利用衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)超大幅寬擺掃成像的方法。線陣ccd與衛(wèi)星飛行方向平行，通過(guò)衛(wèi)星360°連續(xù)自旋，衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)速度1～10°/s；同時(shí)實(shí)現(xiàn)擺掃和推掃，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星對(duì)地成像覆蓋范圍的最大化從而實(shí)現(xiàn)中低軌道衛(wèi)星千公里級(jí)的超大幅寬擺掃成像。

傳統(tǒng)的推掃、擺掃衛(wèi)星成像，如果要對(duì)某一區(qū)域完全覆蓋，需要多次對(duì)該區(qū)域重訪，即多軌數(shù)據(jù)拼接；雖然加上側(cè)擺能力可以加大對(duì)區(qū)域的覆蓋能力，但是一次性采集地面數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率和覆蓋能力都不能滿足當(dāng)前衛(wèi)星快速響應(yīng)的任務(wù)需求。

本發(fā)明綜合考慮了衛(wèi)星的機(jī)動(dòng)能力和成像能力，依據(jù)衛(wèi)星動(dòng)態(tài)成像的姿態(tài)角和姿態(tài)角速度的變化及動(dòng)態(tài)變化對(duì)成像的影響，設(shè)計(jì)了一種在衛(wèi)星飛行過(guò)程中，探測(cè)器光軸隨著衛(wèi)星的前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)，在沿軌方向或非沿軌方向成像，從而實(shí)現(xiàn)一次性大范圍覆蓋成像的方法。本發(fā)明公開(kāi)了一種衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬擺掃成像的方法，該方法針對(duì)傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星上采用的推掃、擺掃成像方法中幅寬有限的問(wèn)題，在衛(wèi)星飛行過(guò)程中，使探測(cè)器光軸隨著衛(wèi)星的前進(jìn)緩慢的向前；隨著衛(wèi)星的360°勻速旋轉(zhuǎn)，向左或右推移。使沿軌方向或非沿軌方向成像幅寬增大，以實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋成像的目的。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單可靠、易行，擴(kuò)大了推擺掃成像范圍，擴(kuò)展了推擺掃衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明是國(guó)內(nèi)首個(gè)針對(duì)擴(kuò)大成像范圍提出的衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬擺掃成像及大覆蓋面積的可靠方法。

探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)探測(cè)器相對(duì)于衛(wèi)星平臺(tái)旋轉(zhuǎn)或者隨整星結(jié)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星進(jìn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)情況下衛(wèi)星對(duì)地面大區(qū)域探測(cè)，衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)需要保證探測(cè)器360°連續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)，成像時(shí)衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)需要對(duì)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系相對(duì)于軌道坐標(biāo)系的三軸姿態(tài)角(橫滾俯仰θ，偏航ψ)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以保證探測(cè)器勻速自旋，自旋速度的選取要保證擺掃過(guò)程中相鄰成像區(qū)域之間沒(méi)有漏縫，即保證成像區(qū)域1與成像區(qū)域2之間沒(méi)有縫隙，如圖2所示。

附圖說(shuō)明

圖1為具體實(shí)施方式一提出的衛(wèi)星自旋飛行示意圖；

圖2為具體實(shí)施方式一提出的探測(cè)器覆蓋區(qū)域示意圖。

圖3為具體實(shí)施方式一提出的垂軌幅寬計(jì)算示意圖。

圖4為具體實(shí)施方式一提出的沿軌幅寬計(jì)算示意圖。

圖5為具體實(shí)施方式一提出的一定側(cè)擺角成像對(duì)應(yīng)的分辨率下降示意圖。

圖6為具體實(shí)施方式一提出的衛(wèi)星側(cè)擺角與地面成像分辨率對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖7為實(shí)施例提出的兩軌拼接示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的一種衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬推掃成像方法，具體是按照以下步驟制備的：

步驟一、假設(shè)衛(wèi)星軌道高度h，取地球半徑r，計(jì)算圓心角2θ所對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星軌道的曲線上的ab兩點(diǎn)之間的曲線距離即垂直于軌道的幅寬l5，如圖3所示；

步驟二、假設(shè)探測(cè)器視場(chǎng)角為η，則根據(jù)視場(chǎng)角和軌道高度計(jì)算探測(cè)器的視場(chǎng)范圍l1即為飛行方向的幅寬如圖4所示；

步驟三、只有探測(cè)器兩次相鄰的成像區(qū)域之間無(wú)縫隙才能實(shí)現(xiàn)超大幅寬，成像區(qū)域示意圖見(jiàn)圖2，即兩次成像時(shí)探測(cè)器光軸中心在地表的星下點(diǎn)軌跡上的距離l2必須小于等于飛行方向的幅寬l1，因此，可認(rèn)為l2的臨界值是飛行方向的幅寬l1；

步驟四、取臨界值l2＝l1帶入如下公式則計(jì)算出探測(cè)器沿軌方向的自旋速度：

探測(cè)器繞沿軌方向的自旋速度大于等于vz時(shí)，可以滿足探測(cè)器的兩次相鄰成像區(qū)域之間沒(méi)有縫隙，如果低于vz，則兩次成像區(qū)域之間會(huì)有縫隙，不能實(shí)現(xiàn)超大幅寬成像；

步驟五、探測(cè)器的地表分辨率與其側(cè)擺角度大小密切相關(guān)，一種衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬擺掃成像的方法，通過(guò)探測(cè)器的360°旋轉(zhuǎn)能夠提供大范圍的側(cè)擺角，但并不是隨著側(cè)擺角的增大探測(cè)器的分辨率越高，只是在一定的側(cè)擺角范圍內(nèi)，相同的軌道條件下，側(cè)擺角越大探測(cè)器的分辨率越高；為兼顧高分辨率和地面條帶無(wú)縫拼接兩方面的要求，需要成像幅寬與分辨率ac相互制約；

這是因?yàn)樾l(wèi)星側(cè)擺角度很大時(shí)，衛(wèi)星與地球表面相切程度增大，除了衛(wèi)星分辨率隨著側(cè)擺物距的變化，衛(wèi)星在地面上的投影角度也變大，對(duì)應(yīng)成像的幾何分辨率變形嚴(yán)重，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的分辨率下降，如圖5所示；此時(shí)，結(jié)合探測(cè)器固有的特征參數(shù)選擇不同的側(cè)擺角度計(jì)算各種軌道條件下探測(cè)器實(shí)現(xiàn)超大幅寬成像時(shí)對(duì)應(yīng)的分辨率ac；衛(wèi)星側(cè)擺角與分辨率對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖6所示；其中，探測(cè)器固有的特征參數(shù)包括像元尺寸和焦距；

步驟六、探測(cè)器的轉(zhuǎn)速vz及分辨率ac也決定了ccd行頻fp的大小，而ccd器件均具有自身的極限行頻，超出該極限行頻則探測(cè)器無(wú)法正常成像；根據(jù)探測(cè)器自旋速度vz及分辨率ac可以計(jì)算ccd行頻fp；

步驟七、如圖2所示，探測(cè)器自旋成像時(shí)，成像區(qū)域兩側(cè)變形較大，考慮兩軌之間即兩次成像區(qū)域之間的距離，可以減小成像區(qū)域在垂直沿軌方向的距離l6，即兩軌之間重疊區(qū)域，使用兩軌數(shù)據(jù)拼接的方式；如圖7所示；

已知衛(wèi)星軌道高度為h的太陽(yáng)同步軌道，衛(wèi)星繞地球一圈為t，則一天衛(wèi)星繞地球約q圈，赤道周長(zhǎng)為l，則在赤道處，相鄰兩軌之間的距離為l3＝l/q，已知軌道傾角為σ，則兩軌之間的直線距離為l4＝l3×sinσ，由計(jì)算已知垂直于軌道的幅寬l5，則可計(jì)算相鄰兩軌的成像區(qū)域之間的疊加距離為l6＝l5-l4；

如果成像區(qū)域兩側(cè)邊緣處變形較大，可通過(guò)圖像處理的過(guò)程中減小l6的取值，即在保證兩軌之間無(wú)縫拼接的情況下，減小兩軌之間重疊區(qū)域，以保證實(shí)現(xiàn)超大幅寬的同時(shí)避免成像區(qū)域兩側(cè)邊緣處的變形帶來(lái)的圖像變形。

本實(shí)施方式效果：

本實(shí)施方式在常規(guī)衛(wèi)星推掃和擺掃成像的基礎(chǔ)上，提出一種利用衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)超大幅寬擺掃成像的方法。線陣ccd與衛(wèi)星飛行方向平行，通過(guò)衛(wèi)星360°連續(xù)自旋，衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)速度1～10°/s；同時(shí)實(shí)現(xiàn)擺掃和推掃，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星對(duì)地成像覆蓋范圍的最大化從而實(shí)現(xiàn)中低軌道衛(wèi)星千公里級(jí)的超大幅寬擺掃成像。

傳統(tǒng)的推掃、擺掃衛(wèi)星成像，如果要對(duì)某一區(qū)域完全覆蓋，需要多次對(duì)該區(qū)域重訪，即多軌數(shù)據(jù)拼接；雖然加上側(cè)擺能力可以加大對(duì)區(qū)域的覆蓋能力，但是一次性采集地面數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率和覆蓋能力都不能滿足當(dāng)前衛(wèi)星快速響應(yīng)的任務(wù)需求。

本實(shí)施方式綜合考慮了衛(wèi)星的機(jī)動(dòng)能力和成像能力，依據(jù)衛(wèi)星動(dòng)態(tài)成像的姿態(tài)角和姿態(tài)角速度的變化及動(dòng)態(tài)變化對(duì)成像的影響，設(shè)計(jì)了一種在衛(wèi)星飛行過(guò)程中，探測(cè)器光軸隨著衛(wèi)星的前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)，在沿軌方向或非沿軌方向成像，從而實(shí)現(xiàn)一次性大范圍覆蓋成像的方法。本實(shí)施方式公開(kāi)了一種衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬擺掃成像的方法，該方法針對(duì)傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星上采用的推掃、擺掃成像方法中幅寬有限的問(wèn)題，在衛(wèi)星飛行過(guò)程中，使探測(cè)器光軸隨著衛(wèi)星的前進(jìn)緩慢的向前；隨著衛(wèi)星的360°勻速旋轉(zhuǎn)，向左或右推移。使沿軌方向或非沿軌方向成像幅寬增大，以實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋成像的目的。本實(shí)施方式方法簡(jiǎn)單可靠、易行，擴(kuò)大了推擺掃成像范圍，擴(kuò)展了推擺掃衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域。本實(shí)施方式是國(guó)內(nèi)首個(gè)針對(duì)擴(kuò)大成像范圍提出的衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬擺掃成像及大覆蓋面積的可靠方法。

探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)探測(cè)器相對(duì)于衛(wèi)星平臺(tái)旋轉(zhuǎn)或者隨整星結(jié)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星進(jìn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)情況下衛(wèi)星對(duì)地面大區(qū)域探測(cè)，衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)需要保證探測(cè)器360°連續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)，成像時(shí)衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)需要對(duì)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系相對(duì)于軌道坐標(biāo)系的三軸姿態(tài)角(橫滾俯仰θ，偏航ψ)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以保證探測(cè)器勻速自旋，自旋速度的選取要保證擺掃過(guò)程中相鄰成像區(qū)域之間沒(méi)有漏縫，即保證成像區(qū)域1與成像區(qū)域2之間沒(méi)有縫隙，如圖2所示。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中所述垂直于軌道的幅寬l5計(jì)算如下：

圓心角

垂直于軌道的幅寬其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：步驟二中所述飛行方向的幅寬l1具體為：

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟三中l(wèi)2計(jì)算如下：

其中，衛(wèi)星在軌道上的角速度為線速度為ω×(r+h)，引力常數(shù)為μ＝3.986006×10⁵km³/s²。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：步驟五中所述不同側(cè)擺角成像對(duì)應(yīng)的分辨率ac計(jì)算方法如下，如圖6所示：

α＝π-δ

則分辨率為：

ac＝lc×a/f/cosα

δ為視線與地心半徑夾角，lc為物距，f為焦距；a為像元尺寸；為衛(wèi)星側(cè)擺角度；α為投影角；β為地心角。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本實(shí)施方式的有益效果：

實(shí)施例一：

本實(shí)施例一種衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬擺掃成像方法，具體是按照以下步驟制備的：

步驟一、假設(shè)衛(wèi)星軌道高度h＝500km，取地球半徑r＝6371km，計(jì)算圓心角2θ所對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星軌道的曲線上的ab兩點(diǎn)之間的曲線距離即垂直于軌道的幅寬l5計(jì)算如下：

圓心角

垂直于軌道的幅寬如圖3所示；。

步驟二、假設(shè)探測(cè)器視場(chǎng)角η＝33.2°，則根據(jù)視場(chǎng)角和軌道高度計(jì)算探測(cè)器的視場(chǎng)范圍l1具體為：

如圖4所示。

步驟三、只有探測(cè)器兩次相鄰成像區(qū)域之間無(wú)縫隙才能實(shí)現(xiàn)超大幅寬，成像區(qū)域示意圖見(jiàn)圖2，即兩次成像時(shí)探測(cè)器光軸中心在地表的星下點(diǎn)軌跡上的距離l2必須小于等于飛行方向的幅寬l1，因此，可認(rèn)為l2的臨界值是飛行方向的幅寬l1；l2計(jì)算如下：

其中，衛(wèi)星在軌道上的角速度為線速度為ω×(r+h)，探測(cè)器繞沿軌方向的自旋速度為vz，引力常數(shù)為μ＝3.986006×10⁵km³/s²。

步驟四、取臨界值l2＝l1＝298km帶入如下公式則計(jì)算出探測(cè)器沿軌方向的自旋速度：

探測(cè)器繞沿軌方向的自旋速度大于等于vz時(shí)，可以滿足探測(cè)器的兩次相鄰成像區(qū)域之間沒(méi)有縫隙實(shí)現(xiàn)超大幅寬成像，如果低于vz，則兩次成像區(qū)域之間會(huì)有縫隙，不能實(shí)現(xiàn)超大幅寬成像；

探測(cè)器繞沿軌方向的自旋速度不能低于9.2°/s，如果低于9.2°/s兩次成像區(qū)域之間會(huì)有縫隙。

步驟五、探測(cè)器的地表分辨率與其側(cè)擺角度大小密切相關(guān)，一種衛(wèi)星快速旋轉(zhuǎn)超大幅寬擺掃成像的方法，通過(guò)探測(cè)器的360°旋轉(zhuǎn)能夠提供大范圍的側(cè)擺角，但并不是隨著側(cè)擺角的增大探測(cè)器的分辨率越高，只是在一定的側(cè)擺角范圍內(nèi)，相同的軌道條件下，側(cè)擺角越大探測(cè)器的分辨率越高；為兼顧高分辨率和地面條帶無(wú)縫拼接兩方面的要求，需要成像幅寬與分辨率ac相互制約；

這是因?yàn)樾l(wèi)星側(cè)擺角度很大時(shí)，衛(wèi)星與地球表面相切程度增大，除了衛(wèi)星分辨率隨著側(cè)擺物距的變化，衛(wèi)星在地面上的投影角度也變大，對(duì)應(yīng)成像的幾何分辨率變形嚴(yán)重，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的分辨率下降，如圖5所示；此時(shí)，結(jié)合探測(cè)器固有的特征參數(shù)選擇不同的側(cè)擺角度計(jì)算各種軌道條件下探測(cè)器實(shí)現(xiàn)超大幅寬成像時(shí)對(duì)應(yīng)的分辨率ac；衛(wèi)星側(cè)擺角與分辨率對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖6所示；其中，探測(cè)器固有的特征參數(shù)包括像元尺寸和焦距；

所述不同側(cè)擺角成像對(duì)應(yīng)的分辨率計(jì)算方法如下如圖6所示：

α＝π-δ

則分辨率為：

ac＝lc×a/f/cosα

δ為視線與地心半徑夾角，lc為物距，f為焦距；a為像元尺寸；為衛(wèi)星側(cè)擺角度；α為投影角；β為地心角

步驟六、探測(cè)器的轉(zhuǎn)速vz及分辨率ac也決定了ccd行頻fp的大小，而ccd器件均具有自身的極限行頻，超出該極限行頻則探測(cè)器無(wú)法正常成像；根據(jù)探測(cè)器自旋速度vz及分辨率ac計(jì)算ccd行頻fp：

假設(shè)探測(cè)器的焦距f＝1.18m，像元尺寸a＝3.5μm，此時(shí)，衛(wèi)星星下點(diǎn)對(duì)應(yīng)分辨率為ac＝500km×3.5μm/1.18m＝1.5m。當(dāng)探測(cè)器側(cè)擺角度取為時(shí)，對(duì)應(yīng)分辨率為ac＝3.4m，當(dāng)衛(wèi)星側(cè)擺角度為時(shí)，對(duì)應(yīng)地表分辨率為ac＝9.6m。衛(wèi)星自旋轉(zhuǎn)速vz＝9.2°/s時(shí)可實(shí)現(xiàn)相鄰兩軌成像區(qū)域之間無(wú)縫拼接，此時(shí)取ac＝1.5m，取lc為軌道高度lc＝500km，對(duì)應(yīng)的ccd行頻為fp＝54k；

步驟七、如圖2所示，探測(cè)器自旋成像時(shí)，成像區(qū)域兩側(cè)變形較大，考慮兩軌之間即相鄰兩次成像區(qū)域之間的距離，可以減小成像區(qū)域在垂直沿軌方向的距離l6，即兩軌之間重疊區(qū)域，使用兩軌數(shù)據(jù)拼接的方式；如圖7所示；

已知衛(wèi)星軌道高度為h＝500km的太陽(yáng)同步軌道，衛(wèi)星繞地球一圈為t＝5676.98s，則一天衛(wèi)星繞地球約q＝15.2圈，赤道周長(zhǎng)為l＝40000km，則在赤道處，相鄰兩軌之間的距離為l3＝l/q＝40000km/15.2≈2631.6km，已知軌道傾角為σ＝97.4°，則兩軌之間的直線距離為l4＝l3×sinσ＝2631.6km×sin97.4°≈2609.7km，由計(jì)算的該軌道下已知垂直于軌道的幅寬l5最大為4890km，則可計(jì)算相鄰兩軌的成像區(qū)域之間的疊加距離為l6＝l5-l4＝4890km-2609.7km＝2280.3km；

如果成像區(qū)域兩側(cè)邊緣處變形較大，可通過(guò)圖像處理的過(guò)程中減小l6的取值，即在保證兩軌之間無(wú)縫拼接的情況下，減小兩軌之間重疊區(qū)域，以保證實(shí)現(xiàn)超大幅寬的同時(shí)避免成像區(qū)域兩側(cè)邊緣處的變形帶來(lái)的圖像變形。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。

本實(shí)施方式還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)施方式精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)施方式作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)施方式所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。