数字域TDI CMOS卫星凝视成像技术分析

"本文主要探讨了数字域时间延迟积分（TDI）CMOS相机在高分辨率凝视成像中的设计与分析，特别是针对卫星跟踪成像的应用。文章中提出了一个成像匹配模型，用于处理卫星在凝视姿态下的成像问题，并通过坐标变换计算行转移时间，以适应姿态变化。此外，还运用蒙特卡罗方法评估了姿态指向精度和稳定度对成像质量的影响。通过实际的数字域TDI CMOS原理样机和小卫星姿态控制系统仿真平台进行的成像仿真分析显示，姿态控制精度对于成像质量至关重要，积分级数的提高会增加图像信噪比，但也对姿态控制提出更高要求。在仿真条件下，当姿态角和姿态角速度控制精度分别为0.05°和0.005°/s时，48级积分能够满足高质量成像的需求。" 在高分辨率凝视成像技术中，数字域时间延迟积分（TDI）CMOS相机扮演着核心角色。这种技术允许相机在长时间曝光下连续集成光信号，从而提高图像的信噪比，特别适用于遥感和空间成像应用。在本文中，作者们提出了一种匹配模型，该模型针对卫星在凝视姿态下进行跟踪成像的情况。卫星在轨道中的姿态变化会对成像产生影响，因此，他们通过坐标变换实时计算行转移时间，确保成像过程与卫星运动同步。 为了量化姿态精度对成像质量的影响，研究采用了蒙特卡罗方法。这是一种统计模拟技术，通过大量随机实验来估计不确定因素的影响。在模拟过程中，发现姿态控制的不准确会导致像移速度失配和横向匹配的残余像移。随着积分级数的增加，图像的信噪比也相应提高，但同时对卫星姿态控制的精度要求更高。 在实际的硬件和仿真平台上，研究人员使用了数字域TDI CMOS原理样机和小卫星姿态控制系统进行成像仿真。仿真结果表明，为了达到理想的成像质量，需要精确控制卫星的姿态。当姿态角和姿态角速度的控制精度分别达到0.05°和0.005°/s时，48级的积分可以提供良好的成像效果。这一研究对于优化卫星成像系统的设计和提高遥感图像的质量具有重要意义。