谢少波,周伟敏,张 嵬

(1.上海卫星工程研究所,上海 200240;2.上海航天技术研究院,上海 200240)

0 引言

空间相机主要使用时间延迟积分(TDI)器件作为焦平面器件,通过多级延时积分方式提高相机成像信噪比以改善图像质量。但TDI器件排列方向须与像移速度矢量方向一致是相机清晰成像的前提,因此卫星在偏航方向需进行实时调整,调整值即为偏流角。成像过程中,由于地球自转、卫星的在轨运动及姿态误差等因素,使地物在像面上形成横、纵向的像移速度,合成后形成像移速度矢量。TMA相机视轴与光轴间有一固定夹角,推导偏角时须考虑此因素。本文对TMA相机在轨成像的偏流角计算模型及其控制方式进行了研究。

1 偏流角推导

1.1 坐标系定义

地心惯性坐标系Oe-x1y1z1：原点为地心Oe;Oex1轴指向轨道面与赤道面的交点;Oey1轴指向北极;Oez1轴与Oex1、Oey1轴构成右手坐标系。Oex1轴向至Oey1轴向即为地球自转方向。

地球坐标系Oe-x4y4z4：由Oe-x1y1z1系绕Oez1轴旋转ωt而得。此处：ω为地球自转角速度;t为时间。

地心轨道坐标系Oe-xpypzp：原点为地心Oe;Oexp轴在卫星轨道平面内,指向卫星;Oezp轴指向卫星轨道平面的正法线方向;Oeyp轴与Oexp、Oezp轴构成右手坐标系。Oe-xpypzp系由Oe-x1y1z1系绕Oex1旋转角度i,再绕Oez1轴旋转角度u+Ωt而得,如图1所示。此处：其中i为卫星轨道倾角;u为卫星的轨道幅角;Ω为卫星绕地心角速度。

卫星轨道坐标系S-xoyozo：原点为卫星质心S;Szo轴指向地心;Sxo轴在卫星轨道平面内,指向卫星运动方向;Syo轴与Sxo、Szo轴构成右手坐标系。S-xoyozo系由Oe-xpypzp系绕Oeyp轴旋转-90°,再绕Oezp轴旋转90°,且沿Oezp轴平移-Rs而得。此处：Rs为卫星的地心距。……