1 中国科学院微小卫星创新研究院，上海 201304
2 上海微小卫星工程中心，上海 201304
对采用天基逆合成孔径雷达（ISAL）对300~2000 km轨道高度的低轨（LEO）目标的掠飞和绕飞成像模式进行了性能分析及可行性探究，分析了成像分辨率和成像时间、最小无模糊脉冲重复频率（PRF）和回波信噪比（SNR）等系统关键指标，并进行了对比。研究结果表明：绕飞成像模式相比于掠飞成像模式可以实现对于目标的多角度持续观测，且绕飞周期较短(1.5~2.1 h)，可以快速获取更为丰富的目标信息，具备进一步三维ISAL成像的潜力；脉冲积累时间虽然更长，但在300~2000 km轨道高度范围只有130~190 ms （掠飞成像为0.1~130 ms）；最小无模糊PRF （对于10 m转动直径的目标，约为15 Hz）减少一半（减少了对激光器高重频的要求）；由于更长的脉冲积累时间，绕飞模式的回波信噪比更高，通过后期处理可以获得更为清晰的图像结果；适用于对重要目标和高价值资产进行快速、高分辨率、全方位的持续观测。而掠飞模式适用于对相近轨道高度面的LEO目标进行遍历和成像，从而建立目标的特征库。
成像模式 天基 逆合成孔径激光雷达 LEO目标 imaging mode space-based Inverse Synthetic Aperture LADAR LEO targets 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220679
1 国防科技大学 电子对抗学院, 安徽 合肥 230037
2 国防科技大学 脉冲功率国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
3 国防科技大学 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
4 中国人民解放军77126部队, 云南 开远 661600
非视域（Non-Line-of-Sight, NLoS）成像是近年来发展起来的一项新兴技术，其通过分析成像场景中的中介面信息来重建隐藏场景，实现了“拐弯成像”的效果，在多个领域有巨大的应用价值。本文主要针对NLoS成像重建算法进行综述性研究。考虑到目前NLoS成像分类存在交叉和非独立现象，本文基于物理成像模式和算法模型的不同特点，对其进行了独立的重新分类。根据提出的分类标准分别对传统和基于深度学习的NLoS成像重建算法进行了归纳总结，对代表性算法的发展现状进行了概述，推导了典型方法的实现原理，并对比了传统重建方法和基于深度学习的NLoS成像重建算法的重建应用结果。总结了NLoS成像目前存在的挑战和未来的发展方向。该研究对不同类型的NLoS成像进行了较为全面的梳理，对NLoS成像重建算法在内的一系列研究的进一步发展有着一定的支撑和推动作用。
非视域成像 重建算法 成像模式 深度学习 non-line-of-sight imaging reconstruction algorithm imaging mode deep learning
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， 吉林长春30033
2 中国科学院大学，北京100049
3 中国科学院 天基动态快速光学成像技术重点实验室， 吉林长春100
4 北京跟踪与通信技术研究所，北京10009
针对高分辨相机难以实现超宽覆盖的问题，本文设计了锥摆扫一体化成像模式。通过对锥摆扫一体化成像原理进行分析，建立了锥摆扫一体化成像模型；然后，设计了最佳地面轨迹模型，并分析了轨道速度、平台旋转角速度和摆扫转动角速度的关系，并基于地面轨迹给出了曝光时间、帧频的计算方案。最后，通过MATLAB进行算例仿真，并对地面覆盖宽度和地面像元分辨率进行分析。结果表明：在轨道高度为500 km，像素尺寸为2.5 μm，焦距为360 mm，像元数为5 120×5 120时，取相机安装倾角为30°，摆扫成像帧数为10，地面覆盖宽度达到1 105.7 km，是星下点推扫成像的31.1倍，并且地面像元分辨率在6.4 m以下。锥摆扫一体化成像模式可以完全覆盖地面目标，并且在保证一定分辨率的条件下大幅增大幅宽。
空间相机 成像模式 宽幅成像 几何参数 地面轨迹 space camera imaging model wide field imaging geometric parameters ground track
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 小卫星技术国家地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了满足敏捷卫星广域搜索需求, 设计了航天相机环扫成像模式。建立环扫成像模型, 通过对环扫成像原理的分析, 设计了成像的最优地面轨迹, 并分析了此时临界卫星旋转速度与轨道速度、环扫临界系数、帧间重叠率的关系; 同时基于地面轨迹设计了确定曝光时间、帧频等成像参数解算方案。通过Satellite Tool Kit(STK)软件对成像模型进行仿真, 并对成像几何参数进行分析, 结果表明: 在轨道高度H为500 km, 像素尺寸a为4 ?滋m, 焦距f为1 m, 轴向像元数M为50 000时, 随着相机倾角ζ的增加, 地面像元分辨率与幅宽逐渐增大; ζ等于10°、20°、30°、40°时,地面幅宽分别提升为星下点成像时的1.96、3.10、4.58、6.85倍。
成像模式 环扫 几何参数 地面轨迹 imaging model circular scanning geometric parameters ground track 红外与激光工程
2018, 47(7): 0718001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京100039
为实现面阵相机对沿轨方向长条带区域一定重叠率的推凝视成像, 设计了高分辨 CMOS传感器的钟摆式搜索成像模型.通过长条带逐层区域划分和成像重叠率渐近变化构建, 计算了钟摆式搜索成像参量和卫星实时推凝指向姿态, 并利用多次小幅逼近的PD控制器分析了搜索成像姿态控制精度与成像像移失配量.利用高分CMOS原理样机和小卫星姿控仿真平台对P5型曲面LED靶标系统进行地面等比缩放的长条带钟摆式搜索成像仿真试验.结果表明: 帧间重叠率大于85%的钟摆式搜索成像比全凝视成像区域扩大了4倍;控制周期为10 Hz时,其姿态控制精度优于0.05°, 姿态稳定度优于0.003°/s, 搜索成像对应的图像传递函数能够达到0.141 1.
成像模式设计 钟摆式搜索 姿态规划 像移补偿 地面缩比试验 Imaging pattern design Pendulum type searching Gesture planning Image shift compensation Ground scaling experiment
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
提出空间相机在轨成像模式的概念,研究了建立空间相机成像模式的方法.首先,根据太阳高角和地物反射率,使用MODTRAN软件计算相机入瞳前的辐射亮度,分析相机的辐射定标数据,包括每种成像模式的响应度、辐射亮度范围,积分时间关系等.然后,分析相机测摆成像与平飞成像时的积分时间关系,获得相机在各侧摆角下,每种成像模式的辐射亮度范围.最后,依据成像模式的辐射亮度范围和各太阳高角下景物的辐射亮度范围,建立了太阳高角和相机侧摆角组合下的成像模式表.空间相机成像时,依据成像模式表查找对应的成像模式,即可按该模式成像.该方法已多次应用于遥感相机成像实验中,获得了较好的成像效果,图像质量的满意度由65%提高到99.9%.结果表明:依据该方法建立的空间相机成像模式,获得图像效果较好,图像既包含全部景物信息又具有丰富的图像层次.
空间相机 辐射定标 成像模式 space camera radiometric calibration image model
