火星环绕器姿轨控制误差对高分相机像质的影响

姬琪; 王栋; 闫得杰; 吴凡路; 王红园

doi:10.37188/OPE.20223002.0185

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火星环绕器姿轨控制误差对高分相机像质的影响

更新时间：2022-02-19

- 火星环绕器姿轨控制误差对高分相机像质的影响
- Influence of attitude and orbit control error of Mars orbiter on image quality of high-resolution camera
- 光学精密工程 2022年30卷第2期页码：185-190
- 作者机构：
  
  1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033
  2.中国科学院月球与深空探测重点实验室，北京 100101
- 作者简介：
  
  [ "姬　琪（1978-），男，山西太原人，硕士，副研究员，硕士生导师，2002年于天津大学获得学士学位，2007年于中国科学院研究生院获得硕士学位，主要从事空间遥感器测试与仿真技术等方面的研究。E-mail： jiqi@ciomp.ac.cn" ]
  [ "王　栋（1979-），男，山西阳泉人，博士，研究员，硕士生导师，2002年于长春理工大学获得学士学位，2007年于中国科学院研究生院获得博士学位，主要从事空间光学遥感器总体设计、空间电子学总体设计、数字图像处理等方面的研究。E-mail：wangd@ciomp.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  中国科学院月球与深空探测重点实验室开放基金项目(LDSE201901);国家自然科学基金青年科学基金项目(42001345;61805001)
- DOI：10.37188/OPE.20223002.0185
  中图分类号： V476.4;V445.8
- 收稿日期：2020-09-25，
  
  修回日期：2020-11-20，
  
  纸质出版日期：2022-01-25
- 稿件说明：
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姬琪,王栋,闫得杰等.火星环绕器姿轨控制误差对高分相机像质的影响[J].光学精密工程,2022,30(02):185-190.

JI Qi,WANG Dong,YAN Dejie,et al.Influence of attitude and orbit control error of Mars orbiter on image quality of high-resolution camera[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(02):185-190.
姬琪,王栋,闫得杰等.火星环绕器姿轨控制误差对高分相机像质的影响[J].光学精密工程,2022,30(02):185-190. DOI： 10.37188/OPE.20223002.0185.

JI Qi,WANG Dong,YAN Dejie,et al.Influence of attitude and orbit control error of Mars orbiter on image quality of high-resolution camera[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(02):185-190. DOI： 10.37188/OPE.20223002.0185.

摘要

火星环绕器绕火飞行，轨道是大椭圆轨道。高分相机是火星环绕器的有效载荷之一，在其轨道上对火拍摄，其成像质量除与自身参数相关外，还与姿轨控制误差有很大关系。为了实现对火星的高分辨率拍摄，本文对姿轨控制误差与相机成像质量的关系进行了研究。首先，分析了火星环绕器姿轨控制对高分相机像移的影响模型；然后，利用平行光管、动态目标模拟器搭建试验验证平台，通过地面测试设备仿真环绕器平台参数。设置动态目标模拟器产生速度随姿轨参数变化的动态目标，为相机提供拍摄目标。相机实时进行像移计算，并拍摄成像。试验结果表明，当测轨精度不大于1 km时，测速精度不大于1 m/s时，能保证相机动态MTF值下降不超过10%。采用高精度的姿轨控制可保证高分相机在轨成像质量的要求。

Abstract

The Mars orbiter orbits around Mars in a large elliptical orbit. Its high-resolution camera acts as one of the payloads of the Mars orbiter， and captures images of Mars from its orbit. The imaging quality of the camera is not only related to its own parameters， but also to the attitude and orbit control error. To realize high-resolution photography of Mars， the relationship between attitude and orbit control error and camera imaging quality is investigated in this study. First， the influence model of attitude and orbit control of the platform and image motion calculation of the high-resolution camera was analyzed. Then， the platform for the experiment and verification was built using a collimator and dynamic target simulator. The parameters of the orbit and satellite platform were simulated using ground simulation software， and the parameters were injected into the dynamic target simulator and high-resolution camera. The dynamic target simulator can generate the dynamic target， which is used as the shooting target by the camera， and the velocity of the target varies with the attitude and orbit parameters. The camera performs image motion calculation on real-time and imaged according to the image motion compensation parameters. The experimental results indicate that the dynamic MTF of the camera can be reduced by less than 10% when the orbit accuracy is less than 1 km and velocity accuracy is less than 1 m/s. High-precision attitude and orbit control can guarantee the imaging quality of the high-resolution camera.

关键词

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