时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)及多光谱线阵探测器是航天遥感相机常用的成像器件。为了获得高质量的航天遥感图像,要求TDICCD的电荷转移速度与像移速度相等、方向相同。航天遥感相机在轨推扫成像时,畸变会导致像移方向与积分方向不匹配。为了减小电荷转移方向和像移方向之间的失配误差,将探测器拼接成一条弧线以补偿畸变引起的像移。首先建立了时间延迟积分(TDI)方向和像移方向失配的数学模型,分别给出了枕形畸变和桶形畸变弧形拼接的方向。其次,推导了像移方向与TDI方向夹角的计算公式,建立目标函数计算每片探测器的弧形拼接角度。最后,进行了弧形拼接在轨实验,结果表明,相比拼接前,弧形拼接后边缘视场的配准精度由4 pixel提升到1 pixel。

针对椭圆轨道卫星地心距和前进速度时刻变化对航天时间延迟积分(TDI) CCD相机成像的影响，提出了一种矢量映射分析方法来计算椭圆轨道时变的像移速度矢量。通过建立不同的坐标系，将椭圆轨道卫星在轨运行速度和地物随地球自转的线速度映射至TDI CCD相机像面坐标系。以某临界回归椭圆轨道为例，计算了影响航天TDI CCD相机成像的像移速度矢量和数据读出频率。最后，利用小卫星姿态控制系统半物理仿真平台和TDI CCD原理样机对提出的像移速度矢量映射分析方法进行了实验验证。结果表明：临界回归椭圆轨道一个周期内，参数按照等比缩放原则配置时，对应的偏流角、像移速度矢量和靶标移动速度分别为-3.76~3.22(°)、0.1673~0.72 mm/s和19.12~82.24 pixel/s，获取的图像能够满足1~2 peixl的目标分辨率。实验结果说明，用提出的方法计算像移速度矢量结果准确，可为椭圆轨道航天TDI CCD相机成像匹配提供可靠依据。

基于矢量关系运算和不同坐标系之间的转换, 推导了对地观测相机的像移速度矢量模型。该模型适用于机载和星载两种平台, 且在模型中考虑了地球扁率、姿态指向精度、姿态角速度等因素对像移的影响。对所提出的像移速度矢量计算模型进行了仿真分析。仿真结果表明, 机载成像时, 像移速度随载体飞行速度的增加而增加, 随飞行高度的增加而减少; 地球扁率因素对星载相机像移有重要影响, 在近极处引起的误差可达4.60%; 姿态参数对星载相机像移的影响大于机载相机。

为了实现空间相机精密像移补偿，提出了一种基于差分法的空间相机像移速度矢量计算模型。首先，应用坐标变换建立空间相机对地成像模型，分析了空间相机在垂直摄影、侧摆摄影和前后摆摄影时，目标像点与成像面之间的相对运动情况。然后，根据目标像点在成像面上的匀速运动规律，提出对像点位置坐标进行差分计算求得像移速度矢量的方法。最后，对提出的方法与基于坐标变换的像移速度矢量计算方法进行了比较。结果表明，两种计算方法的相对误差在0.1%以内，验证了该方法的正确性。该方法避免了传统坐标变换法复杂的微分计算，提高了计算速度，亦可应用于同类遥感器的像移矢量计算中。