基于時空統一特性的航天光學遙感器成像仿真方法
【專利摘要】基于時空統一特性的航天光學遙感器成像仿真方法，步驟為：（1）根據衛星軌道參數，計算得到在任意時刻GMT衛星位置與時間的關系以及衛星在GMT時刻星下點的經緯度；（2）根據衛星在GMT時刻星下點的經緯度，成像時刻地面目標反射率特性ρ以及太陽高度角θ，計算得到遙感器的入瞳輻亮度L(λ)；（3）結合遙感器參數和L(λ)，得到遙感器的信號Starget，將Starget依次經過線性放大、濾波和量化處理后，再疊加遙感器光學系統、遙感器探測器、遙感器電路和衛星平臺的仿真MTF后，得到初始仿真圖像；（4）對初始仿真圖像進行壓縮解壓縮、輻射校正和MTF補償后，得到用戶所需的仿真圖像。本發明方法可進行有效的光學遙感全鏈路成像仿真，大大提高光學遙感在軌成像質量。
【專利說明】基于時空統一特性的航天光學遙感器成像仿真方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于航天光學遙感【技術領域】，涉及一種在地面仿真航天光學遙感器成像的方法。
【背景技術】
[0002]光學遙感圖像質量是評價遙感數據好壞和遙感器成像能力的一個關鍵參數。隨著高分辨率衛星的迫切需求，光學遙感圖像質量對用戶越來越重要，圖像質量成為空間光學相機研制的重要評價指標之一。遙感器參數的科學合理設計成為遙感器研制初期的核心任務，是保證最終在軌獲取高質量圖像的關鍵。
[0003]當前光學遙感器信噪比的設計是依據在一定太陽高度角和一定地面反射率條件下的信噪比值來確定遙感器的硬件指標，包括遙感器口徑、積分級數，使之滿足總體對遙感器信噪比的要求。這種方法導致了實際成像過程中，當太陽高度角與地面反射率沒有達到設計值時，遙感器在軌獲取的圖像信噪比將低于指標要求，從而造成圖像偏暗，清晰度不夠。因此迫切需要一種綜合考慮時間和空間條件的光學遙感器成像仿真途徑，可以根據衛星軌道實時在軌調整遙感器參數(如積分級數和增益)，同時結合地面處理(相對輻射校正和MTF復原)來保證最佳的圖像質量。
[0004]2007年第06期《大氣與環境光學學報》上，中科院安徽光學精密機械研究所易維寧等人發表的《光學遙感圖像仿真軟件ORSIS介紹》一文公開介紹了光學遙感圖像仿真軟件0RSIS，該軟件只有三個模塊組成，即地面景觀光學特性仿真模塊、大氣輻射傳輸仿真模塊和傳感器仿真模塊。2008年第14期《系統仿真學報》上，中國科學院安徽光學精密機械研究所張冬英等人發表的《基于航空圖像的航天光學遙感器成像的仿真》一文建立了從航空遙感圖像到航天遙感圖像的仿真模型，但該方法無法實現不同經緯度區域時間和空間一致變化情況下的在軌圖像仿真。
[0005]上述兩篇文章都只建立了從目標到遙感器的數學仿真模型，完成了信號仿真，但并未涉及整個成像鏈路的信號、噪聲和MTF仿真。對于目前在軌成像質量問題及其優化，急需要解決兩個問題:一是進行光學遙感全鏈路仿真技術研究，二是研究時間和空間統一情況下遙感器在軌圖像質量優化的參數調研策略。目前尚未發現與此相關的文獻報道。
【發明內容】
[0006]本發明的技術解決問題是:克服現有技術的不足，提供了一種結合統一時間和空間的航天光學遙感器成像仿真方法，可以在地面進行光學遙感器全鏈路仿真，從而準確的確定光學遙感器的成像參數。
[0007]本發明的技術解決方案是:基于時空統一特性的航天光學遙感器成像仿真方法，步驟如下:
[0008](I)根據衛星軌道參數，確定衛星的地心距r和偏近點角E，
【權利要求】
1.基于時空統一特性的航天光學遙感器成像仿真方法，其特征在于步驟如下: (1)根據衛星軌道參數，確定衛星的地心距r和偏近點角E，
2.根據權利要求1所述的基于時空統一特性的航天光學遙感器成像仿真方法，其特征在于:所述步驟(7)中的圖像壓縮解壓縮方法為JPEG2000算法或者KAKADU算法。
3.根據權利要求1所述的基于時空統一特性的航天光學遙感器成像仿真方法，其特征在于:所 述的MTF補償方法為Wiener濾波復原或者小波復原。
【文檔編號】G01S7/497GK103675794SQ201310646989
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】鮑云飛, 何紅艷, 阮寧娟, 王殿中, 邢坤, 周楠, 岳春宇, 李巖, 李方琦, 齊文霽 申請人:北京空間機電研究所