敏捷卫星总体参数对像质的影响分析

为满足遥感卫星快速响应同时兼顾高分辨率成像的需求，具有灵巧、高效能力的敏捷卫星成为研究重点。针对TDI-CCD传感器而言，具有快速灵活机动能力的敏捷卫星所造成的像移不利于实现高质量成像。针

目前高分辨率光学遥感通常采用TDI-CCD 线阵推扫成像技术， 通过对同一目标多次曝光的工作原理使得焦平面上总的曝光时间增加，从而解决了航天相机采用小孔径时，光学系统能量不足，从而获得足够的光点灵敏度和信噪比[1]。根据TDI-CCD 成像原理，推扫方向应当与目标点的像移方向一致，像移速度大小与CCD 相机的电荷行转移速度相匹配[2] [3]，否则成像的调制传递函数(MTF)将下降，图像变得模糊[4]。但是，卫星姿态机动过程中采用的同时进行成像的动态成像的方式，会造成光学像面对地空间方位发生变化，导致拍摄物体在像面转动角度即像移速度发生变化，进而造成相机的积分时间变化， 从而影响成像质量，形成像移[5]。目前，总体参数对像移速度和偏流角影响的研究主要在于轨道高度的变化，对于姿态的影响情况并没有很完善。

本文采用太阳同步轨道，以TDICCD 作为光学有效载荷，针对敏捷卫星在不同姿态角度下多种成像模式，分析对应的像移速度和偏流角数学模型，得到对应表达式，对敏捷成像的研究具有重要意义。

2. 卫星总体参数对像移的影响分析 敏捷卫星在成像过程中，星体相对于地面具有各种方式的运动。如地球自转造成的相对运动，卫星自身轨道运动，姿态运动，卫星的振动等[6]。敏捷卫星成像过程中会采用大角度姿态机动，目标点与星下点的偏移量较大，导致轨道高度与光轴长度存在一定的偏差，同时不同姿态角的组合导致的像移方向在焦面上也会不同，就需要根据不同成像条件(星下点成像、俯仰成像、侧摆成像、俯仰侧摆成像)，研究所产生的像移分布情况。

影响TDI-CCD 像移的主要因素有：轨道倾角、轨道高度、地形高度、地球自转速度、星下点的经纬度、卫星的姿态角、卫星的姿态角速度、相机的焦距、相机安装精度和抖动等。这里将问题简化。不考虑地形高度和相机自身的问题，只考虑卫星总体中的各因素(轨道高度以及姿态角)对像移的影响。

2.1. 星下点成像模式下的像移速度 2.1.1. 星下点成像模型 高分辨率遥感卫星大多采用太阳同步圆轨道，表示为：轨道高度h、偏心率e、轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点幅角u、过升交点时刻0t 。

oΩ卫星轨道角速度， sδ 星下点纬度。星地关系如图1。

2.1.2. 轨道运动产生的像移速度 卫星的轨道运动是焦面相对于地面最直观的运动，其产生像移的原理如图2。