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摘要：遥感卫星动中成像质量会受到平台运动环节的影响。本文以实践-9A卫星相机为例，研究卫星动中成像质量影响。针对实践-9A卫星侧摆成像试验和不同姿态稳定度成像试验，分别选取侧摆过程中成像图像、姿态稳定度分别为0.1°/s、0.01°/s、0.001°/s时的成像图像，与同一地区以往正常成像的图像进行对比，分析动中成像的像移对TDICCD成像质量的影响，分析不同姿态稳定度对多光谱图像谱段配准的影响。
关键词：侧摆成像；姿态稳定度；成像质量
1 引言
随着卫星分辨率的逐渐提高，分析卫星动中成像质量变的越来越重要，卫星动中成像包括侧摆过程中成像和不同姿态稳定度成像。侧摆时成像会造成图像几何变形和模糊，不同姿态稳定度成像会产生不同程度的像移，引起图像MTF下降、谱段间图像无法精确配准。本文以实践-9A（SJ-9A）卫星进行的侧摆过程中成像试验和不同姿态稳定度成像试验为例，分析动中成像质量变化情况，试验目标包括内蒙古呼和浩特、甘肃等。
实践-9A卫星是作为科工局新技术试验系列的首发星，为太阳同步轨道，轨道高度645Km，轨道倾角为97.939°，轨道周期为97.482min，对地定向三轴稳定，卫星重量800Kg，降交点地方时为10：30AM，工作寿命3年。卫星搭载的有效载荷是具有国际先进水平的高分辨率小型光学相机，可实现2.5m全色/10m多光谱高分辨率对地观测，幅宽大于30km，可满足国内各领域遥感数据用户对高性能全色及多光谱遥感数据的大量需求。
2 侧摆成像试验分析
选取卫星侧摆过程中典型图像，找到同一区域正常成像图像，进行对比分析。
通过对侧摆成像和正常成像的同一区域的图像进行分析统计，可知，在目视效果上，侧摆过程中成像图像比正常图像清晰度稍差；对于同一位置的地物，侧摆图像中的地物明显倾斜，即图像产生几何变形。
原因分析：在轨成像时，由于侧摆过程中存在侧摆速度，侧摆速度与飞行速度合成为新的飞行速度，导致运动方向与TDICCD线阵方向不垂直，当相机进行侧摆成像时，会引起图像倾斜，同时引起图像模糊。
3 不同姿态稳定度成像试验分析
姿态稳定度对成像质量会造成两方面的影响：
1）辐射方面：相机采用TDICCD推扫方式成像，在轨飞行时卫星平台的姿态稳定度会影响系统成像质量。主要表现在偏航、俯仰和滚转三个方向的角度变化，会在像面上引起像移，导致MTF、清晰度的下降；
2）几何方面：稳定度越差，谱段间由于平台抖动产生的沿轨和垂轨方向的像移增大，即图像的内部几何畸变增大，造成谱段间无法精确配准，融合图像出现“彩虹”现象。
实践-9A采用TDICCD推扫方式成像，在轨飞行时卫星平台的姿态稳定度会影响系统成像质量。主要表现在偏航、俯仰和滚转三个方向的角度变化，会在像面上引起像移，导致MTF的下降。多光谱相机的光电转换器件使用多色TDICCD器件，不同谱段的线阵沿载荷飞行方向依次平行排列。每一个线阵包含N行CCD探测元（N为最大积分级数，实际成像时积分级数可调整），线阵相对几何关系如下图。
当卫星平台的姿轨稳定性较差时，一方面使TDICCD同一列探元扫过地物的范围一致性变差，导致相机系统的传递特性变差，表现为图像模糊；另一方面使分时成像的不同波段扫过的地物产生差別，进行波段配准时，多个波段的共同覆盖区域变小。如果滚动角波动较大或边侧摆边成像，将无法确定合理的波段配准搜索范围，导致波段配准失败。
在试验中选取姿态稳定度分别为0.1°/s、0.01°/s、0.001°/s的图像，找到同一地区正常成像的图像，进行对比分析。
结果显示，稳定度越高由卫星平台抖动产生的像移越大，从而造成图像几何畸变大，影响谱段间配准。从融合结果可以看出稳定度0.001°/s和0.01°/s的图像配准结果很好，稳定度为0.1°/s的图像配准结果较差，出现“彩虹”现象。
4 结论
本文以实践-9A卫星侧摆成像试验和不同姿态稳定度成像试验为例，分析动中成像质量变化情况。侧摆成像时，由于侧摆过程中存在侧摆速度，侧摆速度与飞行速度合成为新的飞行速度，导致运动方向与TDICCD线阵方向不垂直，当相机进行侧摆成像时，会引起图像倾斜，同时引起图像模糊。对选取的姿态稳定度0.1°/s、0.01°/s、0.001°/s时的图像进行分析，结果显示姿态稳定度越高，像移越小，MTF下降越小，谱段间图像配准结果越好。当姿态稳定度优于0.01°/s时，图像几何变形程度不明显，清晰度较好，配准较为准确。
参考文献：
[1]谭伟，杨秉新，何红艳. 一种新的遥感影像清晰度评价方法[J]. 中国空间科学技术，2016，36（2）：1-9.
[2]刘则洵， 万志， 李宪圣， 等. 时间延迟积分CCD空间相机信噪比的影响因素[J].光学精密工程，2015，23（7）：1329-1337.
[3]陈世平. 关于航天遥感的若干问题[J].航天返回与遥感， 2011，32（3）：1-8.
关键词：侧摆成像；姿态稳定度；成像质量
1 引言
随着卫星分辨率的逐渐提高，分析卫星动中成像质量变的越来越重要，卫星动中成像包括侧摆过程中成像和不同姿态稳定度成像。侧摆时成像会造成图像几何变形和模糊，不同姿态稳定度成像会产生不同程度的像移，引起图像MTF下降、谱段间图像无法精确配准。本文以实践-9A（SJ-9A）卫星进行的侧摆过程中成像试验和不同姿态稳定度成像试验为例，分析动中成像质量变化情况，试验目标包括内蒙古呼和浩特、甘肃等。
实践-9A卫星是作为科工局新技术试验系列的首发星，为太阳同步轨道，轨道高度645Km，轨道倾角为97.939°，轨道周期为97.482min，对地定向三轴稳定，卫星重量800Kg，降交点地方时为10：30AM，工作寿命3年。卫星搭载的有效载荷是具有国际先进水平的高分辨率小型光学相机，可实现2.5m全色/10m多光谱高分辨率对地观测，幅宽大于30km，可满足国内各领域遥感数据用户对高性能全色及多光谱遥感数据的大量需求。
2 侧摆成像试验分析
选取卫星侧摆过程中典型图像，找到同一区域正常成像图像，进行对比分析。
通过对侧摆成像和正常成像的同一区域的图像进行分析统计，可知，在目视效果上，侧摆过程中成像图像比正常图像清晰度稍差；对于同一位置的地物，侧摆图像中的地物明显倾斜，即图像产生几何变形。
原因分析：在轨成像时，由于侧摆过程中存在侧摆速度，侧摆速度与飞行速度合成为新的飞行速度，导致运动方向与TDICCD线阵方向不垂直，当相机进行侧摆成像时，会引起图像倾斜，同时引起图像模糊。
3 不同姿态稳定度成像试验分析
姿态稳定度对成像质量会造成两方面的影响：
1）辐射方面：相机采用TDICCD推扫方式成像，在轨飞行时卫星平台的姿态稳定度会影响系统成像质量。主要表现在偏航、俯仰和滚转三个方向的角度变化，会在像面上引起像移，导致MTF、清晰度的下降；
2）几何方面：稳定度越差，谱段间由于平台抖动产生的沿轨和垂轨方向的像移增大，即图像的内部几何畸变增大，造成谱段间无法精确配准，融合图像出现“彩虹”现象。
实践-9A采用TDICCD推扫方式成像，在轨飞行时卫星平台的姿态稳定度会影响系统成像质量。主要表现在偏航、俯仰和滚转三个方向的角度变化，会在像面上引起像移，导致MTF的下降。多光谱相机的光电转换器件使用多色TDICCD器件，不同谱段的线阵沿载荷飞行方向依次平行排列。每一个线阵包含N行CCD探测元（N为最大积分级数，实际成像时积分级数可调整），线阵相对几何关系如下图。
当卫星平台的姿轨稳定性较差时，一方面使TDICCD同一列探元扫过地物的范围一致性变差，导致相机系统的传递特性变差，表现为图像模糊；另一方面使分时成像的不同波段扫过的地物产生差別，进行波段配准时，多个波段的共同覆盖区域变小。如果滚动角波动较大或边侧摆边成像，将无法确定合理的波段配准搜索范围，导致波段配准失败。
在试验中选取姿态稳定度分别为0.1°/s、0.01°/s、0.001°/s的图像，找到同一地区正常成像的图像，进行对比分析。
结果显示，稳定度越高由卫星平台抖动产生的像移越大，从而造成图像几何畸变大，影响谱段间配准。从融合结果可以看出稳定度0.001°/s和0.01°/s的图像配准结果很好，稳定度为0.1°/s的图像配准结果较差，出现“彩虹”现象。
4 结论
本文以实践-9A卫星侧摆成像试验和不同姿态稳定度成像试验为例，分析动中成像质量变化情况。侧摆成像时，由于侧摆过程中存在侧摆速度，侧摆速度与飞行速度合成为新的飞行速度，导致运动方向与TDICCD线阵方向不垂直，当相机进行侧摆成像时，会引起图像倾斜，同时引起图像模糊。对选取的姿态稳定度0.1°/s、0.01°/s、0.001°/s时的图像进行分析，结果显示姿态稳定度越高，像移越小，MTF下降越小，谱段间图像配准结果越好。当姿态稳定度优于0.01°/s时，图像几何变形程度不明显，清晰度较好，配准较为准确。
参考文献：
[1]谭伟，杨秉新，何红艳. 一种新的遥感影像清晰度评价方法[J]. 中国空间科学技术，2016，36（2）：1-9.
[2]刘则洵， 万志， 李宪圣， 等. 时间延迟积分CCD空间相机信噪比的影响因素[J].光学精密工程，2015，23（7）：1329-1337.
[3]陈世平. 关于航天遥感的若干问题[J].航天返回与遥感， 2011，32（3）：1-8.