基于时空统一特性的航天光学遥感器成像仿真方法
【专利摘要】基于时空统一特性的航天光学遥感器成像仿真方法，步骤为：（1）根据卫星轨道参数，计算得到在任意时刻GMT卫星位置与时间的关系以及卫星在GMT时刻星下点的经纬度；（2）根据卫星在GMT时刻星下点的经纬度，成像时刻地面目标反射率特性ρ以及太阳高度角θ，计算得到遥感器的入瞳辐亮度L(λ)；（3）结合遥感器参数和L(λ)，得到遥感器的信号Starget，将Starget依次经过线性放大、滤波和量化处理后，再叠加遥感器光学系统、遥感器探测器、遥感器电路和卫星平台的仿真MTF后，得到初始仿真图像；（4）对初始仿真图像进行压缩解压缩、辐射校正和MTF补偿后，得到用户所需的仿真图像。本发明方法可进行有效的光学遥感全链路成像仿真，大大提高光学遥感在轨成像质量。
【专利说明】基于时空统一特性的航天光学遥感器成像仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天光学遥感【技术领域】，涉及一种在地面仿真航天光学遥感器成像的方法。
【背景技术】
[0002]光学遥感图像质量是评价遥感数据好坏和遥感器成像能力的一个关键参数。随着高分辨率卫星的迫切需求，光学遥感图像质量对用户越来越重要，图像质量成为空间光学相机研制的重要评价指标之一。遥感器参数的科学合理设计成为遥感器研制初期的核心任务，是保证最终在轨获取高质量图像的关键。
[0003]当前光学遥感器信噪比的设计是依据在一定太阳高度角和一定地面反射率条件下的信噪比值来确定遥感器的硬件指标，包括遥感器口径、积分级数，使之满足总体对遥感器信噪比的要求。这种方法导致了实际成像过程中，当太阳高度角与地面反射率没有达到设计值时，遥感器在轨获取的图像信噪比将低于指标要求，从而造成图像偏暗，清晰度不够。因此迫切需要一种综合考虑时间和空间条件的光学遥感器成像仿真途径，可以根据卫星轨道实时在轨调整遥感器参数(如积分级数和增益)，同时结合地面处理(相对辐射校正和MTF复原)来保证最佳的图像质量。
[0004]2007年第06期《大气与环境光学学报》上，中科院安徽光学精密机械研究所易维宁等人发表的《光学遥感图像仿真软件ORSIS介绍》一文公开介绍了光学遥感图像仿真软件0RSIS，该软件只有三个模块组成，即地面景观光学特性仿真模块、大气辐射传输仿真模块和传感器仿真模块。2008年第14期《系统仿真学报》上，中国科学院安徽光学精密机械研究所张冬英等人发表的《基于航空图像的航天光学遥感器成像的仿真》一文建立了从航空遥感图像到航天遥感图像的仿真模型，但该方法无法实现不同经纬度区域时间和空间一致变化情况下的在轨图像仿真。
[0005]上述两篇文章都只建立了从目标到遥感器的数学仿真模型，完成了信号仿真，但并未涉及整个成像链路的信号、噪声和MTF仿真。对于目前在轨成像质量问题及其优化，急需要解决两个问题:一是进行光学遥感全链路仿真技术研究，二是研究时间和空间统一情况下遥感器在轨图像质量优化的参数调研策略。目前尚未发现与此相关的文献报道。
【发明内容】
[0006]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种结合统一时间和空间的航天光学遥感器成像仿真方法，可以在地面进行光学遥感器全链路仿真，从而准确的确定光学遥感器的成像参数。
[0007]本发明的技术解决方案是:基于时空统一特性的航天光学遥感器成像仿真方法，步骤如下:
[0008](I)根据卫星轨道参数，确定卫星的地心距r和偏近点角E，
【权利要求】
1.基于时空统一特性的航天光学遥感器成像仿真方法，其特征在于步骤如下: (1)根据卫星轨道参数，确定卫星的地心距r和偏近点角E，
2.根据权利要求1所述的基于时空统一特性的航天光学遥感器成像仿真方法，其特征在于:所述步骤(7)中的图像压缩解压缩方法为JPEG2000算法或者KAKADU算法。
3.根据权利要求1所述的基于时空统一特性的航天光学遥感器成像仿真方法，其特征在于:所 述的MTF补偿方法为Wiener滤波复原或者小波复原。
【文档编号】G01S7/497GK103675794SQ201310646989
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】鲍云飞, 何红艳, 阮宁娟, 王殿中, 邢坤, 周楠, 岳春宇, 李岩, 李方琦, 齐文霁 申请人:北京空间机电研究所